Как работают угольные электростанции?

Уголь сжигаетсяэлектростанцияУже более века они являются краеугольным камнем производства электроэнергии. Несмотря на рост использования возобновляемых источников энергии, уголь остается значительным вкладом в глобальный энергетический баланс. Понимание того, как работают угольные электростанции, необходимо для понимания их роли в производстве энергии и проблем, связанных с их воздействием на окружающую среду. В этой статье представлен обзор и разобраны основные процессы, задействованные на угольных электростанциях.

Обзор угольных электростанций

Угольные электростанции преобразуют химическую энергию, запасенную в угле, в электрическую энергию. Этот процесс включает сжигание угля для получения тепла, которое затем генерирует пар. Этот пар приводит в движение турбину, соединенную с генератором, производящую электроэнергию. Вся операция представляет собой сложную систему механических и химических процессов, предназначенную для максимизации эффективности и снижения выбросов.

Доставка и подготовка угля

Первым этапом процесса является доставка и подготовка угля. Уголь доставляется на электростанцию ​​по железной дороге, судном или ленточным конвейером. По прибытии на место он хранится в больших складах или бункерах. Перед сжиганием уголь измельчается в мелкий порошок, чтобы увеличить площадь его поверхности и обеспечить более эффективное и полное сгорание в котле.

Горение в котле

Порошкообразный уголь вдувается в камеру сгорания котла, где и воспламеняется. Горящий уголь выделяет огромное количество тепла, которое используется для преобразования воды в пар под высоким давлением. Котел спроектирован так, чтобы выдерживать чрезвычайно высокие температуры и давления, обеспечивая максимальную передачу тепловой энергии воде.

Производство пара и работа турбины

Пар высокого давления, вырабатываемый в котле, направляется на лопатки турбины. Когда пар расширяется и охлаждается, он заставляет лопатки турбины быстро вращаться. Турбина соединена с генератором, и эта механическая энергия преобразуется в электрическую посредством электромагнитной индукции.

Производство электроэнергии

Генератор состоит из ротора (прикрепленного к турбине) и статора (неподвижного компонента). Когда ротор вращается внутри статора, он индуцирует электрический ток, который затем передается через трансформаторы для увеличения напряжения для эффективной передачи на большие расстояния по линиям электропередачи.

Охлаждение и конденсация

Пройдя через турбину, пар поступает в конденсатор, где охлаждается и превращается обратно в воду. Обычно это достигается с помощью градирен или близлежащего источника воды. Конденсированная вода затем перекачивается обратно в котел для повторного нагрева, завершая цикл.

Системы контроля выбросов

При сжигании угля образуются такие загрязнители, как диоксид серы (SO2), оксиды азота (NOx) и твердые частицы. Современные угольные электростанции оснащены технологиями контроля выбросов, такими как установки десульфурации дымовых газов (ДДГ), электростатические осадители и системы селективного каталитического восстановления (SCR) для минимизации воздействия на окружающую среду.

Обращение с золой

При сжигании угля образуется зола, состоящая из летучей золы и зольного остатка. Летучая зола улавливается устройствами контроля загрязнения до того, как дымовые газы выбрасываются в атмосферу, а зольный остаток собирается у основания котла. Оба типа золы собираются и либо безопасно утилизируются, либо перерабатываются для использования в строительных материалах.

Эффективность и экологические проблемы

Угольные электростанции обычно работают с КПД 33-40%, что означает, что значительная часть энергии угля теряется в виде тепла. Усилия по повышению эффективности включают сверхкритические и ультрасверхкритические котлы, которые работают при более высоких температурах и давлениях. Однако экологические проблемы, такие как выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха, остаются серьезными проблемами.

Таким образом, угольные электростанции работают путем сжигания пылевидного угля для выработки пара высокого давления, который приводит в движение турбины, подключенные к генераторам, производящим электроэнергию. Этот процесс включает в себя несколько ключевых этапов, включая подготовку угля, сжигание, выработку пара, производство электроэнергии, охлаждение и контроль выбросов. Хотя уголь остается жизненно важным источником энергии, текущие достижения направлены на повышение эффективности и снижение воздействия на окружающую среду. Понимание того, как работают угольные электростанции, имеет решающее значение, поскольку мир переходит к более чистым и устойчивым энергетическим решениям.