Las centrales térmicas utilizan la energía química del carbón, el petróleo, el gas natural y otros combustibles para generar electricidad. Entre ellos, se utiliza agua como medio de trabajo, que se calienta y se convierte en vapor, y el vapor impulsa la turbina generadora para generar electricidad.
Tres pasos en el proceso de conversión de energía en potencia térmica
El primer paso: convertir la energía química en energía térmica. La quema de combustibles fósiles en calderas produce calor, que es absorbido por el agua y convertido en vapor de agua.
Paso 2: Convertir la energía térmica en energía mecánica. El empuje generado por el vapor a alta temperatura hace girar la turbina.
Paso 3: Convertir la energía mecánica en energía eléctrica. La rotación de la turbina de vapor se utiliza para hacer girar el rotor del generador y se genera energía eléctrica cortando las líneas de fuerza magnéticas.
Proceso de generación de energía térmica
El carbón se envía a la tolva de carbón entre los depósitos de carbón a través de electroimanes y trituradoras de carbón, y luego ingresa al molino de carbón para molerlo. El carbón molido se precalienta. por aire El aire caliente que entra desde el calentador se envía al separador grueso y fino, y el separador grueso y fino envía el carbón pulverizado calificado al contenedor de polvo. Finalmente, el pulverizador conduce el carbón pulverizado al quemador. enviado a la caldera para su combustión.
Central Térmica
La central térmica es una central térmica que utiliza combustibles (las centrales térmicas de China queman principalmente carbón) como combustible para producir energía eléctrica. Su proceso de producción básico es: cuando se quema el combustible, el agua se calienta para generar vapor, que convierte la energía química del combustible en energía térmica. La presión del vapor hace girar la turbina de vapor y la energía térmica se convierte en energía mecánica. Luego, la turbina de vapor hace girar el generador, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica.
Una central térmica moderna es una fábrica grande y compleja que produce energía eléctrica y energía térmica. Las centrales térmicas se pueden dividir en varios tipos según diferentes dimensiones, como combustible, motor primario, presión de vapor y capacidad instalada. Con la mejora continua de la tecnología de energía térmica, la construcción y operación de centrales térmicas se están adaptando gradualmente a los requisitos del desarrollo social de baja energía y reducción de emisiones.
Tres métodos de generación de energía térmica
Generación de energía con turbina de vapor: primero envía combustible a la caldera y envía aire al mismo tiempo. La caldera inyecta agua de alimentación tratada químicamente y. Utiliza la energía térmica liberada por la combustión del combustible. El agua se convierte en vapor de alta temperatura y alta presión, lo que hace que la turbina de vapor gire y funcione, impulsando así el generador para generar electricidad. El método combinado de calor y energía utiliza el vapor de escape del motor primario (o vapor de extracción especializado) para proporcionar calor a la producción industrial o la vida residencial.
Generación de energía con turbina de gas: se utiliza un compresor para presionar el aire comprimido hacia la cámara de combustión, mezclarlo con el combustible inyectado, atomizarlo y quemarlo. El gas a alta temperatura ingresa a la turbina de gas. expandirse y realizar trabajo, empujando las aspas para que giren y accionando el generador para generar electricidad.
El motor diésel genera electricidad: utilice una bomba de inyección de combustible y un inyector para inyectar combustible en el cilindro a alta presión para formar una niebla, que se mezcla con aire y se quema para hacer que el motor diésel gire y conduzca. el generador para generar electricidad.
Cinco sistemas principales de las centrales térmicas
Sistema de combustible: sistema que completa el transporte, almacenamiento y preparación del combustible. Las centrales eléctricas de carbón están equipadas con instalaciones de descarga de carbón, depósitos de carbón, instalaciones de carga de carbón, depósitos de carbón, alimentadores de carbón, molinos de carbón y otros equipos, las centrales eléctricas de petróleo están equipadas con tanques de petróleo, calentadores, bombas de petróleo, oleoductos y; otros equipos.
Sistema de combustión: Consta principalmente de cámara de combustión de la caldera, dispositivo de suministro de aire, dispositivo de suministro de carbón, dispositivo de descarga de cenizas, etc. La función principal es completar el proceso de combustión del combustible y liberar la energía contenida en el combustible en forma de energía térmica, que se utiliza para calentar el agua en la caldera. Los procesos principales incluyen el proceso de gases de combustión, el proceso de ventilación, el proceso de descarga de cenizas y el proceso de descarga de escoria, etc.
Sistema de vapor y agua: compuesto principalmente por bomba de agua de alimentación, bomba de circulación, calentador de agua de alimentación, condensador, etc. Su función es utilizar la combustión de combustible para convertir el agua en vapor de alta temperatura y alta presión y hacer circular el agua. Los principales procesos incluyen el proceso de agua con gas, el proceso de suministro de agua, el proceso de agua de refrigeración, etc.
Sistema eléctrico: Compuesto principalmente por cableado principal de planta de energía, generador de turbina, transformador principal, equipo de distribución, aparamenta, cables conductores del generador, sistema de batería CC, equipo de comunicación, equipo de iluminación, etc. La función básica es garantizar que se suministre energía a las cargas o sistemas de energía de acuerdo con los requisitos de calidad de la energía. Los procesos principales incluyen el proceso de suministro de energía y el proceso de consumo de energía de la fábrica.
Sistema de control: compuesto principalmente por caldera y su sistema auxiliar, turbina de vapor y su sistema auxiliar, generador y equipo eléctrico, y sistemas auxiliares. Los principales procesos de trabajo incluyen el arranque y parada automáticos de la turbina de vapor, el proceso de control automático del aumento de velocidad, el proceso de control de la combustión de la caldera, etc.
El equipamiento principal de una central térmica incluye principalmente calderas, turbinas de vapor y generadores, que se instalan en el edificio principal de la central.
El transformador principal y el equipo de distribución de energía generalmente se instalan en edificios independientes y al aire libre. Otros equipos auxiliares, como equipos de tratamiento de agua, equipos de eliminación de polvo, equipos de transporte y almacenamiento de combustible, etc., se instalan en el edificio principal de la fábrica o en edificios auxiliares. y espacios abiertos.
El control de programas de equipos de generación de energía consiste en dividir una gran cantidad de operaciones dispersas en el proceso de producción en una serie de programas regulares de control y protección de acuerdo con el flujo del proceso de operación de las máquinas auxiliares y los sistemas térmicos. La protección se divide en protección de enclavamiento, la protección compuesta por relés y dispositivos de protección fijos se divide en control local, control centralizado y control automático integral.
Enlace de generación de energía: tecnología de generación de energía de poligeneración
Cogeneración: La combinación de calor y energía utiliza un motor térmico o una central eléctrica para producir electricidad y calor útil al mismo tiempo. La cogeneración es el uso termodinámicamente eficiente de combustible. Esta tecnología utiliza el calor residual después de la generación de energía para la fabricación industrial o utiliza el calor residual de la fabricación industrial para generar electricidad para maximizar la utilización de la energía. Dado que la eficiencia de los generadores tradicionales es sólo del 30% aproximadamente y hasta el 70% de la energía del combustible se convierte en calor inútil, los generadores de vapor y electricidad pueden reutilizar más del 30% de la energía térmica en la industria, lo que hace que la tasa de utilización del combustible alcance más del 60%.
Trigeneración de refrigeración, calefacción y potencia: Un sistema de trigeneración de calefacción, electricidad y refrigeración es un dispositivo y sus equipos periféricos que simultáneamente genera y suministra calor, electricidad y refrigeración desde un centro energético a una región. Además de generar electricidad, el vapor extraído o el vapor de escape del sistema de generación de energía de la turbina de vapor se puede utilizar para procesos de producción y calefacción doméstica, y parte de la electricidad o el calor se puede convertir a través del sistema de refrigeración para satisfacer las necesidades de refrigeración de producción y diarias. vida.
Este sistema no solo permite la utilización en cascada de energía primaria, sino que también mejora la tasa de utilización de los equipos relacionados. Es un modelo de suministro de energía económico y que ahorra energía. Cuando el área de suministro es pequeña (como un grupo de edificios), el motor de combustión interna también se puede utilizar para generar electricidad, y su agua de escape y refrigeración se puede utilizar para calefacción y refrigeración.
Enlace de generación de energía: cuatro nuevas tecnologías de generación de energía
Tecnología IGCC: tecnología de energía de carbón madura, limpia y eficiente IGCC (Ciclo Combinado de Gasificación Integrada) es un sistema integrado de generación de energía de ciclo combinado de gasificación de carbón Un sistema energético avanzado que combina tecnología de gasificación de carbón y ciclo combinado eficiente. Consta de dos partes: la parte de gasificación y purificación del carbón y la parte de generación de energía de ciclo combinado gas-vapor.
El equipo principal de la primera parte incluye gasificadores, unidades de separación de aire y equipos de purificación de gas (incluidos dispositivos de recuperación de azufre); el equipo principal de la segunda parte incluye sistemas de generación de energía con turbinas de gas, calderas de calor residual, y sistemas de generación de energía con turbinas de vapor. En comparación con la tecnología de energía de carbón tradicional, IGCC integra la gasificación de carbón y la tecnología de generación de energía de ciclo combinado de gas y vapor con las ventajas de una alta eficiencia de generación de energía, bajas emisiones contaminantes y un bajo costo de captura de dióxido de carbono. Actualmente está probada internacionalmente y puede industrializarse. , la tecnología de energía de carbón limpia y eficiente más prometedora.
Unidades supercríticas y ultrasupercríticas: tienen un alto rendimiento de ahorro de energía y protección ambiental. Las unidades supercríticas y las unidades ultrasupercríticas en centrales térmicas se refieren a la presión del fluido de trabajo en la caldera. El fluido de trabajo en la caldera es agua. La presión crítica del agua es 22,115 MPa y la temperatura crítica es 374,15 °C.
A esta presión y temperatura, las densidades del agua y del vapor son las mismas, lo que se denomina punto crítico del agua. Si la presión del fluido de trabajo en el horno es inferior a esta presión, se denomina punto crítico. Caldera subcrítica si la presión es mayor que esta presión, se llama caldera supercrítica, la temperatura del vapor en el horno no es inferior a 593 ° C o la presión del vapor no es inferior a 31 MPa, lo que se denomina ultracrítico. supercrítico. En ingeniería, los que superan los 25 MPa suelen denominarse ultrasupercríticos.
Tecnología de generación de energía refrigerada por aire a gran escala: ampliamente utilizadas en áreas con escasez de agua, las unidades de generación de energía refrigeradas por aire utilizan aire de flujo forzado como portador de fuente de calor para lograr el propósito de disipar el calor del equipo. Hay tres tipos principales de sistemas de refrigeración por aire que se utilizan actualmente en las centrales eléctricas: refrigeración por aire directa, sistema de refrigeración por aire indirecto con condensador externo y sistema de refrigeración por aire indirecto con condensador híbrido.
La refrigeración por aire directo utiliza principalmente ventilación mecánica. En las mismas condiciones de recursos hídricos, el uso de unidades de refrigeración por aire puede ampliar varias veces la capacidad instalada. Las unidades de refrigeración por aire se han utilizado ampliamente en nuevas unidades de energía térmica en áreas con escasez de agua. áreas, pueden ahorrar recursos hídricos y satisfacer las necesidades de generación de energía.
Central eléctrica CFB a gran escala: mejora la eficiencia en el uso del carbón El lecho fluidizado circulante (CFB) suspende una gran cantidad de partículas sólidas en un fluido en movimiento, de modo que las partículas tienen ciertas características aparentes de este fluido. El estado de contacto sólido se llama fluidización sólida. Las calderas de lecho fluidizado circulante tienen excelentes capacidades de operación con carga baja y son adecuadas para reducir los picos de carga de la red eléctrica.
La construcción de centrales eléctricas CFB a gran escala puede quemar ganga de carbón, residuos de carbón, turba y carbón de baja calidad, lo que mejora la eficiencia de utilización integral del carbón. Al mismo tiempo, puede reducir la superficie ocupada por el carbón. ganga de carbón residual, carbón de baja calidad, etc., y reducir el impacto en el medio ambiente.
Regulación de la frecuencia del almacenamiento de energía: tiene amplias perspectivas de desarrollo
El ajuste de potencia de las unidades de energía térmica tradicionales requiere una serie de conversiones de energía química, energía térmica, energía cinética y energía eléctrica. El proceso de ajuste es largo, la respuesta es lenta y es difícil responder a las necesidades de modulación de frecuencia que llegan a cientos de veces al día. El uso de tecnología de almacenamiento de energía, como baterías de litio, para ayudar a la unidad en la modulación de frecuencia puede reducir el tiempo de respuesta de minutos a segundos, mejorar significativamente el valor K del índice de rendimiento de la modulación de frecuencia, estabilizar la salida de la unidad y reducir la pérdida de la unidad y el consumo de energía.
Según cálculos de organizaciones internacionales, el efecto reemplazante de la regulación de la frecuencia del almacenamiento de energía en las unidades de energía térmica puede alcanzar 25 veces. Además, el almacenamiento de energía adicional para la energía térmica puede reducir el consumo de carbón y el desgaste de las unidades en las centrales térmicas.
El buen efecto de la participación del almacenamiento de energía en la regulación de frecuencia ha llevado a su aplicación a gran escala en los principales mercados energéticos de todo el mundo. El desarrollo de la regulación de frecuencia del almacenamiento de energía térmica ha desempeñado un papel positivo en la demostración de nueva energía. Almacenamiento Con el desarrollo de nueva energía A medida que aumenta la tasa de penetración, se espera que la forma en que el almacenamiento de energía participa en la nueva regulación de la frecuencia de la energía se convierta en un medio importante de regulación de la frecuencia de la energía y tenga amplias perspectivas de desarrollo.
Tecnología de tratamiento de humos: desulfuración de gases de combustión
En la ruta de la tecnología de desulfuración de gases de combustión, según los diferentes reactivos y la forma material del producto, se puede dividir en método húmedo y Método semiseco. Tres métodos: método y método seco. El método húmedo de piedra caliza y yeso es el más popular. Sus ventajas técnicas incluyen amplias fuentes de absorbentes, gran adaptabilidad a los tipos de carbón, precios bajos y subproductos reciclables.
Tecnología de tratamiento de humos: desnitrificación de gases de combustión
El tratamiento de desnitrificación de gases de combustión de carbón puede entenderse como una reacción reversible mediante la acción de un catalizador metálico, que mejora significativamente la conversión. velocidad de la reacción directa. Por lo tanto, es muy importante garantizar que la temperatura de los gases de combustión esté dentro de la ventana de temperatura efectiva del catalizador; de lo contrario, la tasa de conversión de la reacción se reducirá significativamente.
Dado que la temperatura de los gases de combustión es más adecuada cuando recién se descargan de la caldera, el diseño del reactor catalítico se puede dividir en un diseño con alto contenido de polvo y dos tipos de diseño con baja carga de polvo. diseño, entre los cuales el diseño con alta carga de polvo es el método principal.