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