Upload
tox-tuzestful
View
51
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
Thermal Power Plant
ชนิดของ Thermal Power Plant
Thermal Power Plant คือ โรงไฟฟาที่ใชไอน้ํา ซึ่งมีความดันและอุณหภูมิสูง
เปนตัวขับกังหัน (Turbine) ซึ่งตออยูกับเครื่องกําเนิดไฟฟา เกิดการหมุน
และจะเกิดกระแสไฟฟาไหลจากเครื่องกําเนิดไฟฟา
1.โรงไฟฟาพลังไอน้ํา (Steam Power Plant)
2. โรงไฟฟากังหันกาซ (Gas Turbine Power Plant)
3. โรงไฟฟาพลังความรอนรวม (Combine Cycle power Plant)
Thermal Power Plant
Steam Power Plant
• โรงไฟฟาที่ใชพลังงานความรอนจากการเผาไหมเชื้อเพลิงหลายชนิด เชน
กาซธรรมชาติ ถานหิน ลิกไนต น้ํามันเตา ฯลฯ
• ตมน้ําใหกลายเปนไอน้ําแรงดันสูง แลวไปขับชุดเครื่องกําเนิดไฟฟาให
หมุน ทําใหเกิดกระแสไฟฟา
• ในการเดินเครื่องของโรงไฟฟาประเภทนี้ แตละครั้งจะตองใชเวลา
นานหลายชั่วโมงนับตั้งแตจุดเตาเผาเพื่อตมน้ํา จน
กระทั่งเดินเครื่องจายไฟฟาได
• โรงไฟฟานี้เหมาะจะใชเปนโรงไฟฟาฐาน (Base Load Plant)
Steam Power Plant
หลักการทํางาน
• ใชไอน้ําเปนตนกําลังหมุนเครื่องกําเนิดไฟฟาดวยไอน้ําที่มีความดันและ
อุณหภูมิสูง ซึ่งไดจากการเปลี่ยนสถานนะหมอตม (Boiler)
• พลังงานความรอนไดจากการเผาไหมของเชื้อเพลิงในเตาเผา
(Furnace)
• ไอน้ําจะถูกสงไปขับตนไอน้ําซึ่งมีเพลาตอกับเครื่อง
กําเนิดไฟฟา จากนั้นจะผานไปกลั่นตัวเปนน้ําที่
เครื่องควบแนน (Condenser)
Steam Power Plant
Steam Power Plant
• น้ําที่ผานการควบแนนจะถูกสงกลับไปรับความรอนใหมในหมอน้ํา
• เมื่อเริ่มเดินเครื่องแตละครั้งจนใชงานไดจะใชเวลาอยางนอยประมาณ 2-3
ชั่วโมง
• โดยทั่วไปโรงไฟฟาชนิดนี้มีขนาดประมาณ 1-1,300 MW
• ประสิทธิภาพประมาณ 30-35 %
• อายุการใชงานประมาณ 25 ป
สวนประกอบที่สําคัญ
1. หมอน้ํา (Boiler)
• ทําหนาที่เปลี่ยนพลังงานเชื้อเพลิงชนิดตางๆ ใหเปนพลังงานความรอนใน
รูปของไอน้ําที่มีความดันและอุณหภูมิสูง
• หมอน้ํามีลักษณะแตกตางกันไปตามการใชงาน เชน Fire Tube Boiler
ซึ่งเปนหมอน้ําขนาดเล็ก ใชผลิตไอน้ําที่มีความดัน
และอุณหภูมิไมสูงมาก
• Water Turbe Boiler เปนหมอน้ําขนาดใหญ ใชผลิตไอน้ํา
ที่มีความดันและอุณหภูมิสูง
สวนประกอบที่สําคัญ
• โดยทั่วไปมีอยู 2 แบบ คือ แบบความดันต่ํา และสูงกวาความดันวิกฤตของ
น้ํา (Critical Pressure) คือ 218 ความดันบรรยากาศ (220.5 Bar)
หมอน้ํามีระบบที่สําคัญ คือ ระบบเชื้อเพลิง, ระบบการเผาไหม
Evaporator Drum หรือ Separater Superheater,
Economizer, Air Heater, Fan และอุปกรณประกอบ
สวนประกอบที่สําคัญ2. กังหันไอน้ํา (Steam Turbine)
• มีขนาดตางๆ ตั้งแตขนาดเล็ก (เล็กกวา 1 MW) แบบ Single Cylinder, Non
Reheat Type จนถึงขนาดใหญ (ใหญกวา 1000 MW) แบบ Multi Cylinder
Reheat Type
Steam Power Plant
กังหันไอน้ํามีสวนประกอบที่สําคัญคือ Control Valve, Stop Valve, Stator Blade, Rotor Blade, Casing and Rotor พรอมอุปกรณประกอบที่จําเปนอื่นๆเชน Feed Water Heating Plant, Pump และ Condenser เปนตน
คุณสมบัติของสารตัวกลาง (Property of Working Fluid)
• สารตัวกลาง (Working Fluid) ที่ใชกับโรงไฟฟาพลังความรอน คือ “น้ํา”
• น้ํามีคุณสมบัติแตกตางจากกาซคือ น้ํามีการเปลี่ยนสถานะ (Phase) จาก
ของแข็งเปนของเหลว และไอ
ของแข็ง ของเหลว ไอ
หลักการแลกเปลี่ยนความรอน
Heat Heat
Cool Cool
Steam Power Plant
การเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ําบน T-V Diagram
O เรียกวา Critical Point, CP
AO เรียกวา เสนของเหลวอิ่มตัว (Saturated Liquid)
OB เรียกวา เสนไออิม่ตัว (Saturated Steam)
L เรียกวา Sub Cool Region
G เรียกวา Super Heat Region
Rankine Cycle
Rankine Cycle เปนวัฏจักรพื้นฐานของ Thermal Power plant
Rankine Cycle
Process การทํางาน
1 2 กระบวนการสูบน้ําแบบ Isentropic
2 3 ความรอนเขาสูระบบที่ความดันคงที่
3 4 สูญเสียงาน เนื่องจากไอน้ําขยายตัวบนกระบวนการ Isentropic
4 1 ความรอนออกจากระบบทีค่วามดันคงที่
Rankine Cycle
เขียนบน T-S Diagram ไดดังนี้
Rankine Cycle
A. Reheat Cycle
Rankine Cycle
ขอดี
• ลด Wet Steam ที่ Turbine
• อุณหภูมิของ Steam ไมสูงมาก
Rankine Cycle
B. Regenerative Cycle
Cycle แบบนี้ใช Feed Water Heater มาชวยอุน Feed Water ชวยใหการ
สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงใน Boiler ลดลง
Rankine Cycle
C. Regenerative Reheat Cycle
ระบบ Regenerative เพิ่มความรอนใหกับ Feed Water ทําใหสิ้นเปลือง
เชื้อเพลิงนอยลง ชวยเพิ่มสมรรถนะ สวน Reheat Cycle มีผลดีตอ Steam
Turbine ชวยให ไอเปยก (Wet Steam) ลดลง ทําให Turbine มีอายุการใช
งานยาวนานขึ้น
Rankine Cycle
Rankine Cycle
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
1. Feed Pump Work (Wp)
Wp = W12 = น้ําถูกอัดดวยกระบวนการ Isentropic จากความดัน P1 เปน
ความดัน P2
= h2- h1 = vf1(P2- P1) kJ/kg
vf1 = Saturated Liquid at point 1
P2,P1 = Pressure ที่จุด 1,2 kPa
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
3. Boiler (Qin)
qin = q23 = ความรอนเขาสูระบบที่ P คงที่
qin = h2- h1 kJ/kg
4. Turbine Work (Wt)
Wt = W34 งานที่สูญเสียไปจากระบบที่กระบวนการ
Isentropic จาก P2 P1
Wt = h3- h4 kJ/kg
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
4. Condenser (Qout)
ไอน้ําที่ออกจาก Turbine ซึ่งมีสภาพไอเปยก จะถูกควบแนนใหกลายเปนน้ํา
อิ่มตัว (Saturated Water) ที่จุด 1
5. Net Work Output (Wn)
m = อัตราการไหลของน้ํา kg/s
kgkJhhqqout / 1441 −==
)()(
inin
PTnet
qmQWWmW
=−=
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
6. Cycle Efficiency
7. Specific Steam Consumption (SSC)
8. Turbine Gross Heat Rate (HRGROSS)
thη
100×=in
netth Q
Wη
kg/kWh 3600
inWSSC =
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
WG = กําลังผลิตที่ไดจาก Generator kW
kWhkgWhhmW
hhmOutputGenerator
TurbinetoSuppliedHeatHR
G
netG
GROSS
/ 3600)(
3600)(
23
23
×−=
⋅×−
=
=
η
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
9. Station Net Heat Rate (HRnet)
กําหนดให
WG = Gen. Output kw
Wa = Auxilliary Power kw
= Boiler Efficiency %
( )a
GGROSSnet WPowerAuxOutputGenEffBoiler
WOutputGeneratorHRHR . . .
B −××
=η
thη
การคํานวณคาพลังงานของ Cycle
10. Station Fuel Consumption
11. Stattion Thermal Efficiency
Ton/HourHV
WHRFuelofValueHeating
WOutputGenHR
GGen
Gnet
.
. ×=
×=
( )thplant ηη =
1003600×=
netplant HR
η
ผลกระทบของ Silica ในทอสงไอน้ํา