LA EDICIÓN MUNDIAL 01
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Los hechos técnicos deben ser verificados con el material de la fuente citado.

Interactive 3D · ESTACIÓN DE PODER DE CARBÓN

Cómo funciona una central eléctrica alimentada con carbón

Siga una caldera de tambor de carbón pulverizado subcrítico con recalentamiento. Trace tres vías de fluido separadas, vea a dónde va el calor y distinga la salida del generador de la exportación de la red neta.

En 60 segundos: cómo funciona

Una central de carbón quema carbón para hervir agua. El vapor de alta presión gira una turbina que acciona un generador.

  1. El carbón se moja hasta un polvo fino y se quema en una caldera grande.
  2. El calor convierte el agua en los tubos de caldera en vapor de alta presión.
  3. El vapor gira una turbina conectada a un generador, que produce electricidad. El vapor se recalenta entre etapas de la turbina.
  4. El vapor utilizado se enfría en un condensador, utilizando agua de refrigeración o una torre de refrigeración, y se bombea de nuevo a la caldera.
  5. El humo se limpia y sale por la chimenea, y se quita la ceniza.
  6. Un transformador eleva la tensión para que la electricidad pueda viajar a la red.

¿Quieres el detalle de ingeniería? Explora el Modelo 3D, luego lea las notas de ingeniería y los tipos y variaciones.

Por Centrales eléctricas en todo el mundo · Lectura relacionada actualizada · Alcance de la preparación y el examen. Ilustraciones educativas; no se reclama revisión independiente de ingeniería por pares.

EXPLORADOR DE INGENIERÍABlender 3D · Visión general de la planta

Explore el equipo en 3D

Rotar el equipo, seguir los flujos de energía e inspeccionar cada componente. Lea los pasos a continuación en cualquier momento.

Seleccione un paso para leer el proceso. Active el modelo 3D o inicie una visita guiada para utilizar los controles de animación.

Caldera de tambor subcrítica pulverizada con recalentamiento y un calentador de agua regenerativa cerrado. Los cortes de molino, horno, tambor, superficie de calefacción, turbina y condensador de gran tamaño muestran trayectorias de trabajo-fluido, agua de refrigeración y gas de combustión. Los parámetros y pérdidas de 16 MPa/540 °C de estado fijo son ilustrativos, no una planta calibrada o diseño transitorio. El movimiento se ralentiza para la inspección. Los recubrimientos de colores revelan flujo a través de equipos cerrados; los pulsos de oro muestran transferencia neta de energía eléctrica, no electrones individuales.

UN INPT DE FUEGO · REHEAT · TRES PATOS FLUIDOS

Energía, electricidad y calor.

Un balance de estado fijo ilustrativo, no controles de despacho de la planta o un mapa de carga parcial calibrado. MW significa megavatios; MWth es energía térmica, MWe energía eléctrica. LHV significa menor valor de calentamiento. Cero está aislado, no una secuencia de apagado.

Masa de combustible · ilustrativo 25 MJ/kg LHV
40.000 kg/s
Producto bruto del generador
355.431 MWe
Auxiliares eléctricos de las instalaciones
27.191 MWe
Exportación neta después del transformador
326.599 MWe
Rechazo de calor del condensador
542.887 MWth
Presupuesto total de energía no exportada
673.401 MW
Eficiencia neta del VLH
32.66%
Velocidad física del eje
3000 rpm

RPM = revolutions per minute. Positive-case speed is 3000 rpm with two total poles and 50 hertz (Hz); load changes torque, not synchronous speed. Display motion is slowed 100:1 before the animation multiplier. Pause, selection and labels do not change the fuel balance. [C3]

EL PROCESO COMPLETO

Cómo funciona

  1. Energía química del carbón
  2. Furnace heat
  3. Circuito de agua/ vapor
  4. Turbine shaft
  5. Generador
  6. Electricidad de cuadrícula

En una estación de carbón convencional, el horno suministra calor y la turbina de vapor convierte parte de ella en trabajo mecánico. El carbón se prepara y quema con aire; el calor pasa a través de paredes de calderas en el circuito de agua. Los dos flujos permanecen separados: el gas de combustión va hacia los controles de emisiones y la pila, mientras que el vapor va hacia la turbina.

Este modelo mantiene un tambor subcrítico, un recalentador y un calentador de agua de alimentación cerrado suministrado por extracción de turbina IP. Los drenajes de calor vuelven al condensador; el vapor restante llega a dos ramas de LP. El agua de refrigeración de condensador separada rechaza el calor a la torre. Las bombas, molinos, ventiladores y auxiliares de tratamiento reducen la generación bruta antes de la exportación de la red. La lección de limpieza dedicada distingue la reducción de NOx, la recogida de partículas y la eliminación de SO2 de la captura de CO2. Un único balance ilustrativo de combustible LHV suministra todas las lecturas; no es un modelo de carga parcial calibrado o emisiones.

APRENDIZAJE DEL LIBRO · DIAMÁGRAMO ORIGINAL

El recalentamiento es parte del ciclo. La limpieza no se está enfriando.

Explicación sencilla

El agua circula a través de las paredes de agua y el tambor; el tambor separa el vapor del agua. Un sobrecalentador eleva la temperatura del vapor antes de la turbina de alta presión (HP). La presión de 16 MPa ilustrada está por debajo de la presión crítica de 22.064 MPa del agua, por lo que sigue siendo una caldera de tambor subcrítica. MPa significa megapascals. [C1] [C4]

El escape de HP vuelve a calentarse, luego se expande a través de etapas de presión intermedia (IP) y baja presión (LP). Una extracción IP pequeña y calculada calienta el agua de alimentación a través de una pared de calentador cerrada. Su drenaje y escape LP llegan al condensador. Dos bombas devuelven el agua a la caldera; este bucle no es el camino de salida de gases de combustión. [C2] [C5]

Condenser cooling water stays on the other side of tube walls and rejects heat at a tower. The separate gas path has selective catalytic reduction (SCR) for nitrogen oxides (NOx), an electrostatic precipitator (ESP) for particles and wet flue-gas desulfurisation (FGD) for sulphur dioxide (SO₂). They are not carbon dioxide (CO₂) capture equipment. [C7] [C8] [C9] [C10]

Caldera de tambor subcrítica, recalentamiento, calentador de extracción y refrigeración y limpieza separadasEl carbón y el aire primario llegan a los quemadores a través del molino. El calor cruza las paredes de los tubos de calderas; el agua de trabajo circula a través de las paredes de tambor y agua y el vapor pasa por el supercalentador, turbina HP, recalentador, turbinas IP y LP, luego condensador. La extracción IP calienta un calentador de agua de alimentación cerrado en el lado de la carcasa; su drenaje separado vuelve a través de la reducción de presión al condensador. Las bombas devuelven el agua de alimentación de alta presión a través de tubos de calefacción y economizador al tambor. El agua de enfriamiento del tercer circuito cruza sólo las paredes de los tubos de condensador y vuelve a través de la torre de refrigeración.G — gas de combustión/gas de combustión · S – – vapor · W • agua de trabajo · C · agua de refrigeración de condensadorHeat crosses walls, not fluid mixing. Shaft — mechanical. 3φ — three separate AC phases.Stockyard / beltSolid coalMill + airCombustible fino → quemadoresWater wallsCalor a través de tubosTambor de vapor16 MPa · subcríticaDowncomer ↓ · heated riser ↑ (water + steam)SuperheaterVapor principal 540 °CTurbina HP16 → 3 MPaRecalentador3 MPa · 540 °CIP → dos LP1 MPa sangrado → calentadorCold reheat ↓Hot reheat ←↓ Extracción de LP restanteCondensador0,010 MPaTwo pumps0,01 → 0,1 → 16 MPaCalentador de agua de alimentación cerrado16 tubos MPa · 160 °CEconomiser280 °C líquido → tamborS · Extracción IP a 1 MPa → carcasa del calentadorDrenaje → reducción de presión → condensador (no mezclar en el calentador)Torre de refrigeración / bombaC · agua de tubo separadaTower droplets ≠ stack gasSCR → calentador de aire → ESP → ventiladores → FGD húmedoReactivo de NOx · partículas cargadas → cenizas · lodo calizo → eliminación de SO2StackNo captura de CO2El gas no entra en los circuitos de vapor o de agua de refrigeración.Generador G~2 polos · 50 HzSwitchgear → transformador de paso3o AC · sin convertidor de potencia principal3-GRIDUn eje común (línea esquemática doblada, no disposición física). Recalentar y extraer calor son transferencias internas.Proceso original / diagrama de una sola línea. Cableado auxiliar y diseño de seguridad / protección no se muestran.
Las flechas muestran dirección material o energía eléctrica neta, no corriente de corriente alterna instantánea o velocidad de electrones. Dos ramas LP comparten el vapor restante por igual. El drenaje del calentador parpadea en la reducción de presión; su energía llega al condensador. Las superficies de calefacción de molino y de gas de combustión se agrupan para la claridad, no dibujado como un diseño de tuberías. [C1] [C4] [C7] [C8] [C9]

Seleccionado: Whole plant. La misma etapa se resalta en el diagrama y la vista 3D opcional.

¿Dónde va la energía del combustible?

El caso seleccionado es 1000 La MWth sobre una base ilustrativa de 25 megajulios por kilogramo (MJ/kg) de LHV. La LHV excluye la recuperación del calor de condensación de vapor de agua de los productos combustibles. La caldera transfiere el 90% de ese insumo a los derechos de vapor principal y recalentamiento; el otro 10% es un margen de pérdida agrupado, no un flujo contaminante calculado. La salida bruta es antes de los auxiliares; la exportación neta es después de los auxiliares y la pérdida de transformadores. [C2]

Caso actual · jerarquía, no filas aditivas
Measurement / budgetPotencia
Entrada de LHV de combustible1000.000 MWth
Boiler heat into main + reheat900.000 MWth
Prestación por pérdida de hervida100.000 MW
Recalentamiento de los derechos · incluido en el calor de la caldera147.399 MWth
Calentador cerrado · calor interior recuperado130.411 MWth
Trabajos de eje de HP110.120 MW
Trabajos de eje IP84.375 MW
Trabajos combinados de eje LP168.190 MW
Trabajos totales de eje de turbina362.685 MW
Producto bruto del generador355.431 MWe
Consumo eléctrico de la bomba5.865 MWe
Otros accesorios eléctricos21.326 MWe
Pérdida del transformador1.641 MW
Net export326.599 MWe
Calor de condensador · incluidos los desagües de calefacción542.887 MWth
Potencia total no exportada673.401 MW

Fuel input 1000.000 MW = net export 326.599 MW + unexported power 673.401 MW. Residuo no redondeado calculado: 0.00e+0 W.

La energía no exportada comprende la pérdida de calderas 100.000 MW, calor de condensador 542.887 MW, pérdida de generadores 7.254 MW, pérdida de bomba-motor 0.293 MW, otros consumos auxiliares 21.326 Pérdida de MW y transformadores 1.641 MW. Trabajo de fluidos de bombas 5.572 MW entra en el ciclo; sólo se añade la pérdida de bomba-motor a ese libro mayor ambiental. No agregue la carga completa de la bomba eléctrica de nuevo. El calentamiento interno del recalentamiento y del agua de alimentación no son combustible externo adicional.

Ejemplo de referencia: suministro de combustible de 1000 MWth 275.933 kg/s vapor principal y 326.599 Exportación neta MWe. Sale 673.401 MW no exportado. El ejemplo se inventa, no una clasificación de estación real. Redondear los valores mostrados puede oscurecer el balance no redondeado controlado.

Agua de vapor, extracción y retorno

Main flow 275.933 kg/s; extracción de calentadores 52.608 kg/s (19.07%); flujo LP restante 223.325 kg/s, divididos por igual entre dos ramas. Devuelve condensador más desagües de calefacción restaura el flujo principal completo.

Estados de fluido de trabajo · Puntos NIST e interpolación revelada [C4]
Puntop · MPaT · °Ch · kJ/kgs · kJ/(kg K)x / phaseFlujo · kg/s
Salida de líquido condensador0.01045.81191.810.64920,0000 · Líquido saturado275.933
Salida de la bomba de condensado0.100Sin calcular191.92Sin calcularLíquido comprimido275.933
Salida de la bomba de alimentación de caldera16.000Sin calcular212.00Sin calcularLíquido comprimido275.933
Agua de alimentación calentada (tubos de calefacción)16.000160.00684.621.9247Líquido comprimido275.933
Salida de líquido economizador16.000280.001232.703.0380Líquido comprimido275.933
Principal vapor sobrecalentado → HP16.000540.003412.106.4493vapor supercalentado275.933
Salida HP → recalentador3.000307.433013.026.5735vapor supercalentado275.933
Recalentado de vapor → IP3.000540.003547.207.3493vapor supercalentado275.933
Salida IP / extracción de calentador1.000389.163241.427.4324vapor supercalentado275.933
Gasolina LP combinada (dos ramas iguales)0.01045.812488.307.84910,9600 · vapor húmedo223.325
Drenaje de la carcasa del calentador antes del acelerador1.000179.88762.522.13810,0000 · Líquido saturado52.608
Detonador de calefacción → condensador0.01045.81762.522.43850,2386 · vapor húmedo52.608
Región de vapor saturado de tambor16.000347.362580.805.24631,0000 · vapor saturadoSin calcular

p = absolute pressure; T = temperature; h = specific enthalpy (energy per unit mass); s = specific entropy; x = vapour mass fraction in a saturated mixture. A quality is not assigned to superheated HP/IP steam or compressed liquid. Pump-outlet temperature and entropy are not invented. Drum circulation is conceptual; its circulation flow is not equated to generated main-steam flow. LP exhaust wetness is a teaching result, not a qualified blade-moisture or erosion limit.

Distribución de los derechos de caldera · no hay segundo combustible
SecciónDuty
Economista: calentamiento por líquido comprimido151.233 MWth
Water walls: remaining liquid heating + evaporation371.985 MWth
Sobrecalentador: vapor seco → vapor principal229.383 MWth
Recalentador147.399 MWth

Detalles de ingeniería

Un cálculo fijo limitado utiliza unidades SI. • es flujo de masa (kg/s), Q­ • velocidad de transferencia de calor (W), P potencia (W), v volumen específico (m3/kg), Δp aumento de presión (Pa), η eficiencia, fracción de extracción β y • velocidad angular (rad/s). Use entalpies en J/kg y entropías en J/(kg K) internamente; los valores de la tabla se dividen por 1000. [C2]

P_fuel = ṁ_fuel LHV · Q̇_boiler = η_boiler P_fuel
h_out = h_in − η_turbine(h_in − h_out,is)

“es” denota el punto final isentrópico ideal a la presión de salida especificada. La expansión HP utiliza el soporte de entropía estrecho NIST 3 MPa/280-290 °C; la salida HP real utiliza interpolación de entalpia de 300-310 °C. IP utiliza el soporte ideal de 1 MPa/360-370 °C y el soporte real de 380-390 °C. Estas interpolaciones locales no son un solucionador de la propiedad de vapor completo. Utilice la entropía IP real para la expansión LP posterior. [C4]

x_LP,is = (s_IP − s_f)/(s_g − s_f)
h_LP,is = h_f + x_LP,is(h_g − h_f)

Los subíndices f y g denotan líquido saturado y vapor a 10 kPa; el punto final real de LP sigue la misma ecuación de eficiencia de turbina. Aplique la relación de calidad sólo dentro de la región de saturación, no al vapor sobrecalentado. Las eficiencias ilustrativas HP/IP/LP son cada 0,85. El recalentamiento eleva el escape de HP a 540 °C a 3 MPa, sacando calor de la misma caldera. [C2] [C4]

w_pump = v_f Δp / η_pump
β = (h_heated-feed − h_pump)/(h_IP − h_heater-drain)

El bombeo de condensado eleva 0,010→0,100 MPa; el bombeo de alimentación de calderas eleva 0,100→16 MPa. Ambos utilizan eficiencia hidráulica ilustrativa 0,80 y eficiencia motora 0,95. Su trabajo de fluidos eleva la alimentación entalpía una vez. Extraído 1 condensaciones de vapor de MPa a líquido saturado fuera de los tubos de calefacción de 16 MPa. El agua de alimentación calentada es 160 °C, por debajo de la saturación de extracción 179.878 °C: la diferencia terminal positiva es 19.878 K. Esto es un balance térmico, no un diseño de área o de vaso a presión. [C2] [C4]

ṁ_main = Q̇_boiler / [(h_main − h_heated-feed) + (h_reheat − h_HP)]
P_shaft = ṁ_main[(h_main − h_HP) + (h_reheat − h_IP) + (1−β)(h_IP − h_LP)]
Q̇_condenser = ṁ_main[(1−β)(h_LP − h_f) + β(h_heater-drain − h_f)]

El condensador recibe tanto gases de escape LP como drenajes de calefacción. Los derechos de caldera incluyen economizar a 280 °C líquido, el resto de la calefacción / evaporación líquida en el tambor de 16 MPa, sobrecalentar a 540 °C y recalentar. El calor cruza paredes; los productos de combustión nunca se convierten en el fluido de trabajo de la turbina. [C1] [C4] [C5]

P_gross = 0.98 P_shaft
P_aux = P_pump,electric + 0.06 P_gross
P_net = 0.995(P_gross − P_aux) · η_net = P_net/P_fuel

Generator efficiency 0.98, other auxiliaries 6% of gross and transformer efficiency 0.995 are illustrative constants. The 6% allowance groups mills, fans, cooling and treatment loads but excludes the two explicitly calculated pumps. There is no assumed emissions-removal efficiency or measured gas concentration. Station-service takeoffs are omitted from the diagram and 3D wiring; the gross-to-transformer-input reduction is auxiliary consumption, not a loss attributed to the breaker. At positive load, physical n = 120f/p = 3000 rpm, where f = 50 Hz and p = two total poles. Torque τ = P_shaft/ω with ω = 2πn/60. [C2] [C3]

El generador sincrónico produce CA en tres fases directamente. La excitación suministra el campo magnético del rotor; los bobinados estacionarios transportan la salida a través de los conmutadores y un transformador. Un transformador cambia la tensión de CA, no de CA a DC. El ESP puede tener su propio suministro auxiliar rectificado local, pero no es una etapa de conversión de CA/DC/AC en la ruta de exportación del generador. Esta página no calcula formas de onda de tensión/corriente, ajustes de protección o dinámica de excitación. [C3] [C9]

Refrigeración y limpieza de emisiones: diferentes trabajos

Un condensador rechaza el calor del ciclo a través de paredes de tubo; el agua de refrigeración de la torre no se convierte en agua de alimentación de caldera. El penacho visible de la torre representa gotas de agua condensadas. Las flechas de gas de pila muestran la dirección del producto de combustión, no un penacho medido, concentración o aclaramiento.

  • SCR: El reactivo de amoníaco y un catalizador reducen los NOx al nitrógeno y al agua en condiciones de gas adecuadas. El arreglo del lado caliente elegido es después del economizador y antes del calentador de aire; existen otros arreglos. [C7]
  • ESP: corona charging moves particles to collection plates; rapping releases collected dust to ash hoppers. This targets particles, not CO₂. [C9]
  • Wet FGD: El lodo de caliza alcalina absorbe SO2; un límite de eliminación de nieblas encamina las gotitas y la oxidación forzada apoya la manipulación de yeso. Esto no implica que todos los contaminantes se eliminen o constituyan captura de CO2. [C8] [C10]

Lo que los corteways pueden y no pueden mostrar

La escena editable original muestra los interiores del molino de rodillos/clasificadores, separación de aire/combustible, cabezales de pared de agua, separadores de tambor, paredes de supercalentador/recalentador, estators fijos y rotores de turbinas/generadores de torneado, tubos condensadores, rodamientos, soportes y plataformas de acceso. El apilador se limita alrededor de su pivote; la rotación del cubo es distinta del movimiento de la pluma. [C1] [C5] [C6]

Una unidad de escena representa aproximadamente 5 metros, pero las distancias se comprimen y las aberturas internas/de corte se amplían. Los recuentos de cuchillas, proporciones y distancias son pedagógicos, no dimensiones del OEM. Se comprueban las conexiones de tuberías/eje y las regiones seleccionadas en movimiento/fijadas con la geometría de autor; no se reclaman interferencias completas, tensión, presión, vaso de presión, hidraulica térmica, emisiones, seguridad o evaluación de la conformidad de las normas.

Descarga la escena de la licuadora de carbón editable · Descargar el modelo optimizado del navegador

Compruebe su comprensión

1. ¿Por qué el recalentador no cuenta como otro insumo de combustible?

La misma caldera de carbón suministra vapor principal y calor de recalentamiento. Ambos derechos comparten su presupuesto de combustible único; añadir recalentamiento como nuevo combustible sería doble cuenta de una transferencia interna.

2. ¿Pasa todo el vapor principal a través de las turbinas LP?

No. Una extracción IP calculada suministra el calentador cerrado. La fracción restante va a dos ramas LP; la masa extraída devuelve como drenaje del calentador al condensador.

3. ¿La torre de refrigeración limpia el gas de combustión o captura el CO2?

No. Rechaza el calor del condensador a través de un bucle de agua separado. SCR, ESP y FGD húmedo tienen funciones específicas de contaminantes independientes, y el modelo no incluye equipo de captura de CO2.

Principales referencias de libros

Pasajes reales accesibles, no sólo metadatos, fueron leídos en . Sólo se comprobaron los pasajes mencionados. La página no es independientemente ingeniería revisión de pares; software y verificación de geometría no son la aprobación de la instalación.

  1. [C1] Babcock & Wilcox. Vapor: su generación y uso. 42a ed., 2015. Editor Gregory L. Tomei. ISBN 9780963457028. Lawful publisher sample: Capítulo 1, impreso pp. 1-1 a 1-4, comprobado para calefacción de paredes de agua, separación de tambor y circulación. Los capítulos de pulverización, recalentamiento y limpieza no eran accesibles más allá del índice; esos detalles se cotejan con suplementos primarios en lugar de citas de libros inventados.
  2. [C2] EE.UU. DOE. Termodinámica, transferencia de calor y flujo de fluidos. DOE-HDBK-1012/1-92, vol. 1, junio de 1992. Actual handbook, impreso en las páginas 79–82, 84 y 90–91: turbina constante, bomba, intercambiador de calor y balances de ciclo. Las ecuaciones de extracción/recalentamiento aquí son derivaciones originales para la arquitectura seleccionada.
  3. [C3] H. H. Woodson y J. R. Melcher. Dinámica Electromecánica. Parte I, Wiley/MIT, 1968. Actual MIT-hosted chapter, §4.1.8/ecuación 4.1.95, comprobado para la relación polo/velocidad síncrona.

Fuentes técnicas complementarias

  1. [C4] A. H. Harvey. NISTIR 5078, Propiedades termodinámicas del agua: Tabulación de la formulación IAPWS 1995. 1998. Real Table 3, impresos en las págs. 38 a 39, 46 a 47, 58 a 59, y Table 2, impreso en las páginas 11, 13, 15. Los puntos de origen exactos y los estrechos soportes de interpolación apoyan los estados MPa de 1/3/16, condensación de 10 kPa y distinción de presión crítica; esto no es un solucionador de propiedad completo.
  2. [C5] B&W. Folleto de radiante E101-3193A, ©2018. Actual brochure, impreso pp. 4-7, comprobado para la circulación, separadores de tambor y disposición de la superficie de calefacción. Geometría es original; no se adopta calificación de producto o conformidad.
  3. [C6] B&W. Folleto de pulverizador de ruedas de rodillos E101-3143D, ©2019. Actual brochure, impreso p. 6, comprobado para los principios de aire primario/clasificador/roller/drive. El modelo es un corte original genérico, no un diseño patentado copiado.
  4. [C7] US EPA. Reducción catalítica selectiva, EPA-452/F-03-032, 2003. Actual fact sheet, teoría impresa p. 3: reactivo, catalizador, reducción de NOx y posible colocación en caliente. No se han adoptado cifras históricas de eliminación/costo.
  5. [C8] US EPA. Desulfuración de gases de combustión, EPA-452/F-03-034, 2003. Actual fact sheet, teoría impresa p. 3: lodo alcalino húmedo, separación de niebla, oxidación forzada y yeso.
  6. [C9] US EPA. Precipitador electrostático de alambre/placa seco, EPA-452/F-03-028, 2003. Actual fact sheet, teoría impresa pp. 3-4: carga, placas, rap, tolvas y energía auxiliar local. No hay modelo de emisiones cuantificadas.
  7. [C10] DOE/NETL. Resumen de la captura de carbono. Primary CO₂-separation overview, accessed 3 octubre 2026. La captura de carbono requiere un proceso separado; el tren de limpieza fotografiado no es tal proceso.
Mira más cerca

Dentro de la ingeniería

Siga la maquinaria, los fluidos de trabajo y la conexión eléctrica.

Mecánica

Un apilador/reclamante limitado, transportadores, molinos y conductos de aire/combustible de soporte preparan la combustión. HP, IP y dos secciones LP comparten un tren generador coaxial; los estatores, carcasas, rodamientos y soportes permanecen fijos.

Termal y químico

Los quemadores transfieren calor a través de los tubos de agua, sobrecalentador y recalentador. Un tambor separa el vapor por debajo de la presión crítica. SCR plus reactivo reduce NOx; el ESP recoge partículas; FGD húmedo se dirige a SO2. Esto no es captura de CO2.

Electricidad

Un generador sincrónico de 50 Hz de dos polos totales funciona a 3000 rpm en el caso de enseñanza positiva, separado para su visualización. Conmutadores de corriente alterna trifásicos y un transformador directamente a la red. Un balance de combustible LHV explica las pérdidas de caldera, pérdidas de generador, bombas calculadas por separado, otros auxiliares, pérdida de transformadores y exportación neta; el aislado caso de combustible cero no tiene flujo de energía.

COMPARTAR LOS DISEÑOS

Principales tipos y variaciones

El modelo ilustra una planta de vapor de carbón pulverizado. Subcrítico, supercrítico y ultra-supercrítico describen las condiciones de vapor; el lecho fluidizado describe el horno, para que esas categorías puedan superponerse. El ciclo combinado de gasificación cambia la ruta de conversión más fundamentalmente. Estas etiquetas no identifican el grado de carbón que se quema.

Ciclo subcrítico de vapor

La caldera funciona por debajo de la presión crítica del agua, donde el agua líquida y el vapor pueden coexistir durante el ebullición. Una caldera típica de tambor separa el vapor del agua circulante, luego sobrecalienta el vapor antes de la turbina. El término describe las condiciones de presión, en lugar de si el horno quema combustible pulverizado o utiliza otro arreglo de combustión.

¿Qué cambios en la práctica?

El tambor de vapor y el sistema de circulación forman la disposición y el funcionamiento de la planta. El aumento de las condiciones de vapor puede mejorar la eficiencia del ciclo, pero requiere equipos diseñados para las mayores tensiones.

Mitsubishi Power: Steam power plants and boiler designs (PDF)

Ciclo de vapor supercrítico

A presiones por encima de la presión crítica del agua, el calentamiento no cruza un límite de ebullición de líquido a vapor distinto. Una caldera de una sola vez eleva el fluido a las condiciones de entrada requeridas de la turbina. Esta declaración se aplica a esa trayectoria de calentamiento de alta presión; el ciclo completo todavía incluye expansión de baja presión, refrigeración y condensación.

¿Qué cambios en la práctica?

Las condiciones de funcionamiento más elevadas pueden extraer más electricidad de la misma entrada de combustible. El control de flujo y los materiales de caldera adecuados siguen siendo esenciales para gestionar la transferencia de calor de forma segura.

Maharashtra Directorate of Steam Boilers: Supercritical boilers

Ciclo de vapor ultra-supercrítico

Ultra-supercrítica es una descripción de la industria para condiciones de vapor especialmente exigentes dentro de la familia supercrítica, no una nueva fase de agua. Las temperaturas y presiones de vapor más altas aumentan las demandas en tubos de caldera, piezas de turbina, válvulas y soldaduras.

¿Qué cambios en la práctica?

La eficiencia térmica mejorada puede reducir el consumo de combustible por unidad de electricidad. La resistencia al escalofrío, la capacidad de corrosión y fabricación limitan los materiales y condiciones que los ingenieros pueden seleccionar.

US DOE: Advanced energy materials for steam plants

Combustión de lecho fluidizado

El aire ascendente suspende y mezcla un lecho de sólidos calientes con el combustible. El calor pasa a las superficies de la caldera, y la piedra caliza puede capturar azufre dentro del horno. En un diseño circulante, los sólidos separados vuelven a la cama. La turbina de vapor aguas abajo todavía convierte el calor de la caldera en electricidad.

¿Qué cambios en la práctica?

La mezcla completa permite la flexibilidad del combustible y el control de azufre en horno. Los sólidos de cama, las cenizas y los contaminantes de gases de combustión restantes todavía necesitan un manejo y tratamiento adecuados.

Valmet: Circulating fluidised-bed combustion

Ciclo combinado de gasificación integrada

Un gasificador convierte el carbón en gas de síntesis, principalmente una mezcla combustible de monóxido de carbono e hidrógeno. Después de eliminar partículas y otros contaminantes, este gas alimenta una turbina de combustión. La recuperación de calor suministra una turbina de vapor, combinando equipo de gasificación con un ciclo de energía de gas y vapor.

¿Qué cambios en la práctica?

La limpieza del combustible ocurre antes de la turbina de gas. Los gasificadores, los sistemas de limpieza y, a menudo, los equipos de producción de oxígeno añaden complejidad; la gasificación por sí sola no significa que se capture dióxido de carbono.

NETL: Gasification-based power systems (PDF)

Vale la pena saber

  • El carbón produce más dióxido de carbono por unidad de electricidad que cualquier otra fuente importante.
  • Muchos países están cerrando o convirtiendo centrales de carbón.
  • Las plantas de biomasa utilizan a menudo una caldera y un ciclo de vapor muy similares.

Ver ejemplos reales

El atlas incluye 2.333 registros de carbón en todo el mundo.

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Respuestas relacionadas

Referencias de libros de texto

Los antecedentes técnicos sugeridos para este tema. Estos libros son lectura adicional, no prueba de que cada explicación fue verificada en cada edición. bibliografía completa y ámbito de aplicación del examen.

  1. Steam: Its Generation and Use (42a ed.) — Babcock & Wilcox Company, Babcock & Wilcox, 2015 · ISBN 978-0-9634570-2-8Calderas, combustión, generación de vapor y control de emisiones.
  2. Thermodynamics: An Engineering Approach (9a ed.) — Çengel, Y. A., Boles, M. A. & Kanoğlu, M., Educación McGraw-Hill, 2019 · ISBN 978-1-259-82267-4Eficiencia del ciclo de Rankine, recalentamiento y regeneración.

Fuentes

Los cortes revelan el equipo cerrado. Los diseños, dimensiones, materiales y velocidades de animación son ilustrativos; este es un modelo educativo, El cálculo de estado fijo no es una combustión transitoria, emisiones, vaso a presión o simulación de seguridad.