Introdução
Usinas a carvão são utilizadas para geração de eletricidade. Elas representam o tipo mais comum de usina e são o maior contribuinte global de megawatts (MW) entre todos os tipos de usinas. Este tipo de usina é amplamente utilizado devido ao seu design comprovado e à disponibilidade econômica do carvão. Infelizmente, as usinas a carvão - especialmente as mais antigas - não são ambientalmente sustentáveis em comparação com outros tipos de usinas de geração de energia. As usinas a carvão são tipos de usinas não renováveis (não 'verdes').
Funcionamento das Usinas Termelétricas a Carvão
O vídeo abaixo é um extrato do nosso Curso Online de Engenharia Mecânica e Elétrica Explicada.
Carvão é entregue à usina por rodovia, ferrovia ou navio, e armazenado em um pátio de carvão. Empilhadeiras recuperadoras são utilizadas para coletar o carvão e depositá-lo em silos, que então alimentam transportadores de esteira plana. Os transportadores levam o carvão do pátio de carvão para silões diários dentro do edifício principal da usina. Cada silão diário contém carvão suficiente para um determinado período de operação quando a usina está em plena carga, por exemplo, um silão diário pode conter carvão suficiente para uma caldeira operar por 12 horas em carga total. Os silões diários garantem que qualquer interrupção na cadeia de suprimentos do pátio de carvão para os silões diários não cause uma interrupção na caldeira e, consequentemente, na geração de energia.
Usinas maiores podem ter várias grandes caldeiras aquatubulares, turbinas a vapor e geradores. É prática comum que cada unidade de geração de energia seja referida como um 'Bloco', por exemplo, Bloco A, Bloco B, etc. Caldeiras flamotubulares são usadas para fornecer o aquecimento inicial dos sistemas de vapor da usina.
Os silões diários alimentam a caldeira diretamente (design antigo e incomum), ou, passando o carvão por um pulverizador de carvão (design padrão e comum). Pulverizadores de carvão aumentam a área de superfície do carvão em contato com o ar, moendo o carvão em pequenas partículas. O pulverizador também seca o carvão para que a combustão ocorra mais facilmente (conteúdo de umidade reduzido). O calor para secar o carvão é recuperado do fluxo de gases de exaustão da caldeira.
Carvão pulverizado do pulverizador é soprado para dentro da caldeira com o fluxo de ar primário. O carvão neste estágio está finamente moído e muito seco, ambas essas características auxiliam a combustão. A combustão ocorre e o calor é gerado (esta usina é uma 'usina termelétrica').
O calor gerado pela caldeira aquatubular é usado para transformar água em vapor. O vapor é então direcionado para uma turbina a vapor condensadora.
A turbina a vapor está conectada via uma caixa de engrenagens a um gerador elétrico a.c.. A corrente alternada então passa por disjuntores antes de ser distribuída para um transformador elétrico; os disjuntores usados geralmente serão do tipo SF6 ou a vácuo. O transformador elétrico aumenta a tensão de saída e é conhecido como 'transformador elevador de gerador (GSU)'.
O GSU eleva a tensão de saída para corresponder à da rede elétrica, que pode ser de várias centenas de milhares de volts, por exemplo, 110kV, 220kV, etc. Aumentar a tensão reduz as perdas de transmissão e diminui a espessura dos cabos de transmissão necessários (maior tensão significa menor corrente, menor corrente significa que condutores/cabos mais finos podem ser usados).
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Recursos Adicionais
https://en.wikipedia.org/wiki/Coal-fired_power_station
https://energyeducation.ca/encyclopedia/Coal_fired_power_plant