Топлоелектрическите централи са устройство, чиято специализация се основава на производството на електроенергия. Електричеството се произвежда чрез преобразуване и обработка на топлинна енергия. топлината се генерира от изгарянето на горивен ресурс, който може да бъде разновидности на изкопаеми горива. Способността да се преобразува енергията на природните ресурси в електричество прави ТЕЦ неразделна част от живота на всеки съвременен човек.
Малките топлоелектрически централи се използват широко в различни области. Например, те могат да отопляват и захранват с електричество училища и басейни, клиники и спортни комплекси. Те могат да се използват за създаване на нормални условия на труд във временни колиби и ремаркета по време на строителството, в други области на националната икономика.
Тези електроцентрали имат много плюсове и много малко минуси. Мини топлоелектрическите централи се състоят от няколко устройства и работата им е напълно автоматизирана. Освен това ТЕЦ може да работи на всякакъв вид горивокоето позволява да се използва при всякакви условия.
Основното предимство на тази техника може да се счита, че тя ви позволява да не зависи от нарастващите цени на топлинатаи електричество и разполагат със собствена самостоятелна мини ТЕЦ. Това е възможност да спестите пари, отделени за това с почти 100%.
Възможностите на оборудването са почти неограничени, тъй като всъщност може да осигури всяка стая по отношение на категорията не по-лоша от централизираните мрежи, но ще струва много по-малко. Първоначалните разходи бързо ще се изплатят и разходите ще бъдат минимални само за гориво за CHP. Освен това може да се променя в зависимост от условията на работа, като се избира по-евтин вариант.
Предимства на ТЕЦ
- Сравнително нисък ценови индекс на топлинния ресурс, използван при експлоатацията на ТЕЦ, в сравнение с ценовите категории на подобен ресурс, използван в атомните електроцентрали.
- Изграждането на ТЕЦ, както и привеждането на съоръжението в състояние на активна експлоатация, е свързано с по-малко привличане на средства.
- ТЕЦ може да бъде териториално разположен във всяка географска точка. Организацията на работата на този тип станция няма да изисква свързване на местоположението на станцията в непосредствена близост до определени природни ресурси. Горивото може да бъде доставено до станцията от всяка точка на света с автомобилен или железопътен транспорт.
- Сравнително малкият мащаб на топлоелектрическите централи им позволява да бъдат инсталирани в страни, където земята е ценен ресурс поради малката си територия, а процентът на земята, която е попаднала в зоната на изключване и оттеглянето от селскостопански нужди, също е значително намалена.
- Цената на горивото, произведено от топлоелектрическите централи, в сравнение с подобно дизелово гориво, ще бъде по-евтино.
- Генерираната енергия не зависи от сезонните колебания в мощността, което е характерно за водноелектрическите централи.
- Поддръжката и експлоатацията на ТЕЦ се характеризират с простота.
- Технологичният процес на изграждане на топлоелектрически централи е усвоен в големи количества, което дава възможност за бързото им изграждане, което значително спестява времеви ресурси.
- В края на експлоатационния живот на топлоелектрическите централи те могат лесно да бъдат рециклирани. Инфраструктурното подразделение на топлоелектрическата централа е по-трайно от основното оборудване, представено от котли и турбини. Системите за водоснабдяване и топлоснабдяване са в състояние да запазят своите качествени и технологични характеристики за дълъг период от време след края на експлоатационния им живот, те могат да продължат да функционират след смяна на турбините и котлите.
- В процеса на работа се отделят вода и пара, които могат да се използват за организиране на отоплителния процес или при други технологични задачи.
- Са производители около 80% от цялата електроенергия в страната.
- Едновременното производство на електроенергия и осъществяването на топлоснабдяване с дълъг експлоатационен живот правят ТЕЦ-овете икономични системи.
Недостатъци на ТЕЦ
- Екологичен дисбаланс и замърсяване на въздухав процеса на изхвърляне на дим и сажди в него, серни и азотни съединения в големи количества. Дейността на топлоелектрическите централи може да провокира явлението "парников ефект" и преминаването на киселинни дъждове. Освен това производството и преносът на електроенергия води до електромагнитно замърсяване на околната среда.
- Във връзка с добива на голямо количество въглища за експлоатацията и експлоатацията на топлоелектрическите централи има нужда от мини, при създаването на които има нарушение на естествения релеф.
- Нарушаване на топлинния баланс на водните тела, което се случва в процеса на изхвърляне на охлаждаща вода от ТЕЦ, което води до повишаване на температурните показатели.
- Заедно с газовете, замърсяващи атмосферата, ТЕЦ отделя някои вещества от групата на радиоактивните вещества, чието съдържание се проследява в по-голяма или по-малка степен в горивото.
- По време на експлоатацията на топлоелектрическите централи се използват онези природни ресурси, чието естествено възобновяване е невъзможно, поради което количеството на тези ресурси постепенно намалява.
- Наличието на относително ниска доходност.
- ТЕЦ-овете трудно се справят с необходимостта да участват в покриването на променливата част от дневния график за електрически товари.
- Възможността на ТЕЦ-овете да работят на вносно гориво съдържа проблем, свързан с точната организация на процеса на доставка на горивни ресурси.
- Експлоатацията на топлоелектрическите централи е свързана с по-високи разходи за поддръжка в сравнение с водноелектрическите централи.
Кога да изберете това оборудване
Когато разходите за пренос или производство на електроенергия са високи и бюджетът на дадена организация или физическо лице не може да си ги позволи. Ако централизираните системи за доставка на топлинна и електрическа енергия не могат да преодолеят допълнително изградените или въведени в експлоатация площи.
Когато количеството електроенергия просто не е достатъчно за безпроблемната работа на съвременните съоръжения и уреди. Или е с лошо качество. Също така не трябва да забравяме екологичния компонент на оборудването, който ви позволява да отделяте вредни вещества в атмосферата.
Универсалност и икономичност
Електроцентралите могат да работят на дърва или въглища, газ, дизелово гориво. Обикновено дизеловото гориво се използва рядко поради високата цена и вредните емисии. Има няколко модификации на тези инсталации и се прави разлика между:
- Парни турбини.
- газови турбини.
- Газобутални генератори.
Изборът на ТЕЦ зависи от необходимата мощност за консуматора. Газовите бутални двигатели се считат за най-популярни, но тяхната мощност е само 80 mW.
Абсолютни ползи на фона на кризата
В общи линии плюсовете са много повече от минусите, а за някои предприятия и институции закупуването на мини топлоелектрическа централа е отличен изход, особено ако градът се разраства, но няма възможности за полагане на топлинни и електрически мрежи. Или са натоварени толкова много, че във всеки случай доставката на топлина или светлина няма да бъде достатъчна. Може да бъде отлично решение и в крайградски район, където изобщо няма централизирано снабдяване с топлина и електричество, но въпреки това се строят жилища. Възможностите на такива инсталации ще бъдат особено оценени от работници, които ремонтират маршрути и пътища, сондажи, нефтени работници, които се движат из страната, но нямат възможност да се свързват към централизирано захранване със светлина и топлина всеки път.
Може би ТЕЦ ще бъде полезен за военни гарнизони, които служат далеч от градовете, с пълно осигуряване на комфортни условия. С една дума, това оборудване може да стане незаменимо в райони, където възможността за получаване на пълна топлина, електричество и дори студен въздух за климатици е особено ценена, ако е необходимо. Малкото оборудване може лесно да се транспортира със специални превозни средства и да се използва при необходимост.
Данните за ТЕЦ ще бъдат от полза и за предприемачи, които заемат място в гаражи, складове и не са свързани с централизирано отопление, но използват светлина на високи градски тарифи. Това ще помогне значително да спестите материални разходи по време на работа и ще ви позволи да не зависи от монополистите на топлина и светлина.
Идеалните възможности на мини версия на топлоелектрическа централа могат да се конкурират само с големи проби от топлоелектрически централи или водноелектрически централи, но мобилността и автоматизацията на малкото оборудване надделява във всеки случай.
заключения
Поради факта, че проблемът с енергията е актуален за днес, възникват въпроси относно организацията на осигуряване на населението с електроенергия, като същевременно се избягват значителни финансови и времеви разходи, като същевременно се поддържа благоприятна екологична ситуация. Един от вариантите за решаване на този проблем е изграждането и експлоатацията на ТЕЦ.
Енергията, скрита в изкопаемите горива - въглища, петрол или природен газ - не може да бъде получена веднага под формата на електричество. Първо се изгаря горивото. Отделената топлина загрява водата и я превръща в пара. Парата върти турбината, а турбината е роторът на генератора, който генерира, т.е. генерира електрически ток.
Схема на работа на кондензационна електроцентрала.
Славянская ТЕЦ. Украйна, Донецка област.
Целият този сложен, многоетапен процес може да се наблюдава в топлоелектрическа централа (ТЕЦ), оборудвана със силови машини, които преобразуват енергията, скрита в изкопаемите горива (нефтопродукти, въглища, нефт и продукти от него, природен газ) в електрическа енергия. Основните части на ТЕЦ са котелна централа, парна турбина и електрогенератор.
Котелна централа- набор от устройства за производство на водна пара под налягане. Състои се от пещ, в която се изгаря органично гориво, пещно пространство, през което продуктите от горенето преминават в комина, и парен котел, в който кипи вода. Частта от котела, която влиза в контакт с пламъка по време на нагряване, се нарича нагряваща повърхност.
Има 3 вида котли: димни, водотръбни и еднопроходни. В горивните котли се поставят серия от тръби, през които продуктите от горенето преминават в комина. Много димни тръби имат огромна нагревателна повърхност, в резултат на което използват добре енергията на горивото. Водата в тези котли се намира между жаровите тръби.
При водотръбните котли е обратното: водата се пропуска през тръбите, а горещите газове са между тръбите. Основните части на котела са пещ, котелни тръби, парен котел и прегревател. В кипящите тръби се извършва процесът на изпаряване. Образуваната в тях пара постъпва в парния котел, където се събира в горната си част, над вряща вода. От парния котел парата преминава към паропрегревателя, където се нагрява допълнително. Горивото се изхвърля в този котел през вратата, а въздухът, необходим за изгаряне на горивото, се подава през друга врата към вентилатора. Горещите газове се издигат нагоре и, огъвайки се около преградите, преминават по пътя, посочен на диаграмата (виж фиг.).
При еднопроходните котли водата се нагрява в дълги змиевидни тръби. В тези тръби се изпомпва вода. Преминавайки през намотката, тя се изпарява напълно, а получената пара се прегрява до необходимата температура и след това излиза от намотките.
Котелни инсталации, работещи с повторно нагряване на пара, са част от централата, т.нар захранващ агрегат"котел - турбина".
В бъдеще, например, за използване на въглища от Канско-Ачинския басейн ще бъдат изградени големи топлоелектрически централи с мощност до 6400 MW с мощности от 800 MW всеки, където котелни централи ще произвеждат 2650 тона пара на час с температура до 565 ° C и налягане 25 MPa.
Котелната централа произвежда пара под високо налягане, която отива към парната турбина - основният двигател на топлоелектрическата централа. В турбината парата се разширява, налягането й пада и латентната енергия се превръща в механична. Парната турбина задвижва ротора на генератор, който генерира електричество.
В големите градове най-често те строят комбинирани топлоелектрически централи(CHP), а в райони с евтино гориво - кондензационни електроцентрали(IES).
CHP е топлоелектрическа централа, която произвежда не само електрическа енергия, но и топлина под формата на гореща вода и пара. Парата, напускаща парната турбина, все още съдържа много топлинна енергия. В когенерационните централи тази топлина се използва по два начина: или парата след турбината се изпраща към потребителя и не се връща в станцията, или пренася топлината в топлообменника към вода, която се изпраща към потребителя, и парата се връща обратно в системата. Следователно CHP има висока ефективност, достигаща 50-60%.
Разграничете отоплителни и промишлени видове CHP. Отоплителните ТЕЦ отопляват жилищни и обществени сгради и ги захранват с топла вода, промишлените доставят топлина на промишлени предприятия. Преносът на пара от когенерацията се извършва на разстояния до няколко километра, а преносът на топла вода - до 30 километра или повече. В резултат на това в близост до големите градове се изграждат топлоелектрически централи.
Огромно количество топлинна енергия се насочва към централно отопление или централизирано отопление на нашите апартаменти, училища и институции. Преди Октомврийската революция не е имало централно отопление за къщи. Къщите се отопляваха с печки, в които се изгаряха много дърва и въглища. Отоплението в нашата страна започва в първите години на съветската власт, когато, според плана GOELRO (1920 г.), започва изграждането на големи топлоелектрически централи. Общ капацитет на CHP в началото на 80-те години надхвърли 50 милиона kW.
Но по-голямата част от електроенергията, генерирана от топлоелектрическите централи, идва от кондензационни електроцентрали (CPP). Често ги наричаме държавни електроцентрали (GRES). За разлика от топлоелектрическите централи, където топлината на парата, отделена в турбината, се използва за отопление на жилищни и промишлени сгради, при CPP парата, използвана в двигателите (парни машини, турбини), се превръща от кондензатори във вода (кондензат), която е изпратени обратно в котлите за повторна употреба. ИЕС се изграждат директно при източници на водоснабдяване: близо до езеро, река, море. Топлината, отведена от електроцентралата с охлаждащата вода, се губи безвъзвратно. Ефективността на IES не надвишава 35–42%.
По строг график денонощно до високия надлез се доставят вагони със ситно натрошени въглища. Специален разтоварвач преобръща вагоните, а горивото се налива в бункера. Мелниците внимателно го смилат на горивен прах и заедно с въздуха той лети в пещта на парен котел. Езиците на пламъците плътно обхващат сноповете тръби, в които кипи водата. Образува се водна пара. Чрез тръби - паропроводи - парата се насочва към турбината и удря лопатките на ротора на турбината през дюзи. След като даде енергия на ротора, отработената пара отива в кондензатора, охлажда се и се превръща във вода. Помпи го връщат обратно към котела. И енергията продължава своето движение от ротора на турбината към ротора на генератора. В генератора се извършва окончателното му преобразуване: става електричество. Това е краят на енергийната верига на IES.
За разлика от водноелектрическите централи, топлоелектрическите централи могат да бъдат построени навсякъде и по този начин да доближат източниците на електроенергия до потребителя и да организират топлоелектрически централи равномерно на територията на икономическите региони на страната. Предимството на топлоелектрическите централи е, че работят с почти всички видове изкопаеми горива – въглища, шисти, течно гориво, природен газ.
Най-големите кондензационни топлоелектрически централи включват Рефтинская (област Свердловск), Запорожская (Украйна), Кострома, Углегорская (област Донецк, Украйна). Мощността на всяка от тях надхвърля 3000 MW.
Нашата страна е пионер в изграждането на топлоелектрически централи, чиято енергия се осигурява от ядрен реактор (вж.
Топлоцентрали (ТЕЦ). Назначаване. Видове
Топлоелектрическа централа, която генерира електрическа енергия в резултат на преобразуване на топлинната енергия, отделена при изгарянето на изкопаеми горива. Сред топлоелектрическите централи преобладават термичните парни турбини (TPES), при които топлинната енергия се използва в парогенератор за производство на водна пара под високо налягане, която задвижва ротора на парната турбина, свързан с ротора на електрически генератор (обикновено синхронен генератор ). Такива ТЕЦ използват като гориво въглища (основно), мазут, природен газ, лигнитни въглища, торф и шисти.
TPES, които имат кондензационни турбини като задвижване на електрически генератори и не използват топлината на отработената пара за доставка на топлинна енергия на външни потребители, се наричат кондензационни електроцентрали. Централата произвежда около произведената в ТЕЦ електроенергия. TPES, оборудвани с нагревателни турбини и отдаващи топлината на отработената пара към промишлени или битови потребители, наречени комбинирани топлоелектрически централи (CHP); те генерират около електроенергията, произведена в топлоелектрическите централи.
Топлоелектрическите централи, задвижвани от електрически генератор от газова турбина, се наричат газотурбинни електроцентрали (ГТЕЦ). В горивната камера на GTPP се изгаря газ или течно гориво; продуктите от горенето с температура 750-900 C влизат в газовата турбина, която върти електрическия генератор. Ефективността на такива топлоелектрически централи обикновено е 26-28%, мощността е до няколкостотин MW. GTPP обикновено се използват за покриване на пикове на електрическия товар.
Топлоелектрическа централа с газотурбинна инсталация с комбиниран цикъл, състояща се от парна турбина и газотурбинен агрегат, се нарича електроцентрала с комбиниран цикъл (CCPP). чиято ефективност може да достигне 42 - 43%. GTPP и PGPP могат да доставят топлина и на външни потребители, т.е. да работят като топлоелектрическа централа.
Топлоелектрическите централи използват широко разпространени горивни ресурси, сравнително свободни са за разполагане и са в състояние да генерират електричество без сезонни колебания. Изграждането им се извършва бързо и е свързано с по-ниски разходи за труд и материали. Но ТЕЦ има значителни недостатъци. Те използват невъзобновяеми ресурси, имат ниска ефективност (30-35%) и имат изключително негативно въздействие върху екологичната ситуация. Топлоелектрическите централи на този свят отделят годишно 200-250 милиона тона пепел и около 60 милиона трън анхидрид в атмосферата, а също така абсорбират огромно количество кислород. Установено е, че въглищата в микродози почти винаги съдържат U238, Th232 и радиоактивен изотоп на въглерода. Повечето ТЕЦ в Русия не са оборудвани с ефективни системи за почистване на отработените газове от серни и азотни оксиди. Въпреки че инсталациите, работещи с природен газ, са екологично много по-чисти от инсталациите за въглища, шисти и мазут, полагането на газопроводи причинява вреда на природата (особено в северните райони).
Основна роля сред топлинните инсталации играят кондензационните електроцентрали (CPP). Те гравитират както към източниците на гориво, така и към потребителите, поради което са много разпространени.
Колкото по-голям е IES, толкова по-далеч може да предава електричество, т.е. с увеличаване на мощността се увеличава влиянието на горивно-енергийния фактор. Ориентацията към горивни бази възниква при наличие на ресурси от евтино и нетранспортируемо гориво (лигнитни въглища от Канско-Ачинския басейн) или в случай на електроцентрали, използващи торф, шисти и мазут (такива IES обикновено се свързват с рафинирането на нефт центрове).
CHP (комбинирани топло- и електроцентрали) са инсталации за комбинирано производство на електроенергия и топлина. Тяхната ефективност достига 70% срещу 30-35% при IES. Когенерационните централи са обвързани с потребителите, т.к радиусът на топлообмен (пара, гореща вода) е 15-20 км. Максималният капацитет на CHPP е по-малък от този на IES.
Наскоро се появиха принципно нови инсталации:
- газови турбини (GT), в които се използват газови турбини вместо парни, което елиминира проблема с водоснабдяването (в Краснодарската и Шатурската GRES);
- газова турбина с комбиниран цикъл (CCGT), където топлината на отработените газове се използва за загряване на вода и производство на пара с ниско налягане (в Nevinnomysskaya и Karmanovskaya GRES);
- магнитохидродинамични генератори (MHD генератори), които преобразуват топлината директно в електрическа енергия (в Mosenergo CHPP-21 и Ryazanskaya GRES).
В Русия мощни (2 милиона kW и повече) са построени в Централния регион, в Поволжието, в Урал и в Източен Сибир.
На базата на Канско-Ачинския басейн се създава мощен горивно-енергиен комплекс (КАТЕК). Проектът предвижда изграждането на осем държавни централи с мощност от 6,4 милиона kW всяка. През 1989 г. е пуснат в експлоатация първият блок на Березовска ГРЕС-1 (0,8 милиона kW).