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 при изгарянето на горивен ресурс, който може да бъде разнообразие от изкопаеми горива. Възможността да се преобразува енергията на природните ресурси в електричество прави ТЕЦ неразделна част от живота на всеки съвременен човек.
Топлоелектрическите централи с ниска мощност се използват широко в различни области. Например, те могат да отопляват и доставят електричество за училища и басейни, клиники и спортни съоръжения. Те могат да се използват за създаване на нормални условия на труд във временни хижи 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 тяхната работа е напълно автоматизирана. Също така ТЕЦ може да работи на всякакъв вид гориво, което ви позволява да го използвате при всякакви условия.
Най -важното предимство в работата на тази техника е, че тя ви позволява да не зависите от покачването на цените на топлинатаи електрически превозвачи и имат собствена независима мини топлоелектрическа централа. Това е възможност да се спестят средства, отделени за това с почти 100%.
Възможностите на оборудването са практически безкрайни, тъй като всъщност могат да осигурят всяка стая в категорията не по -лоша от централизираните мрежи и ще струва много по -малко. Първоначалните разходи бързо ще се изплатят и разходите ще бъдат минимални само за гориво за ТЕЦ. Освен това той може да варира в зависимост от условията на работа, като избира по -евтин вариант.
Ползите от ТЕЦ
- Относително нисък ценови показател на топлинния ресурс, използван по време на 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 работа, ще включва по -малко привличане на средства.
- ТЕЦ може да бъде географски разположен във всяка географска точка. Организацията на работата на станция от този тип не изисква обвързване на мястото на инсталацията на станцията в непосредствена близост до определени природни ресурси. Горивото може да бъде доставено до гарата от всяка точка на света по шосе или железопътен транспорт.
- Относително малкият обем на ТЕЦ -тата дава възможност за тяхното инсталиране в условията на държави, където земята е поради своята малка територия ценен ресурс, в допълнение, процентът от площта на земята, попаднала в зоната на изключване и изтеглена от нуждите на селското стопанство са значително намалени.
- Разходите за гориво, генерирано от ТЕЦ, в сравнение с подобно дизелово гориво, ще бъдат по -евтино.
- Генерираната енергия не зависи от сезонните колебания в мощността, характерни за водноелектрическите централи.
- Поддръжката и експлоатацията на ТЕЦ се характеризират с простота.
- Технологичният процес на изграждане на ТЕЦ е усвоен масово, което дава възможност за бързото им изграждане, като същевременно се спестяват значително времеви ресурси.
- В края на експлоатационния живот на ТЕЦ е доста лесно да ги изхвърлите. Инфраструктурният блок на ТЕЦ е по -издръжлив от основното оборудване, представено от котли и турбини. Системите за водоснабдяване и топлоснабдяване са в състояние да поддържат своите качествени и технологични характеристики за дълъг период от време след края на експлоатационния им живот; те могат да продължат да функционират и след подмяна на турбини и котли.
- По време на работа се отделят вода и пара, които могат да се използват за организиране на процеса на нагряване или за други технологични задачи.
- Производители ли са около 80% от цялата електроенергия в страната.
- Едновременното производство на електроенергия и изпълнението на топлоснабдяването с дълъг експлоатационен живот прави ТЕЦ икономичните системи.
Недостатъци на ТЕЦ
- Нарушаване на екологичния баланс и замърсяване на въздухав процеса на отделяне на дим и сажди в него, серни и азотни съединения в големи количества. Дейността на ТЕЦ е способна да провокира явлението "парников ефект" и преминаването на киселинни дъждове. Освен това генерирането и предаването на електричество води до електромагнитно замърсяване на околната среда.
- Във връзка с добива на голямо количество въглища за експлоатацията и експлоатацията на ТЕЦ има нужда от мини, при създаването на които се нарушава естественият естествен релеф.
- Нарушаване на топлинния баланс на водните обекти, което възниква в процеса на изхвърляне на охлаждаща вода от ТЕЦ, което води до повишаване на температурните индикатори.
- Заедно с газовете, замърсяващи атмосферата, ТЕЦ отделя някои вещества, принадлежащи към групата на радиоактивните вещества, чието съдържание е повече или по -малко проследено в горивото.
- По време на експлоатацията на ТЕЦ се използват тези природни ресурси, чието естествено обновяване е невъзможно, поради което размерът на тези ресурси постепенно намалява.
- Наличието на относително ниска ефективност.
- ТЕЦ -овете трудно се справят с необходимостта да участват в покриването на променливата част от дневния график за електрическо натоварване.
- Способността на ТЕЦ да работят с вносно гориво съдържа проблем, свързан с прецизната организация на процеса на доставка на горивни ресурси.
- Експлоатацията на ТЕЦ води до по -високи разходи за поддръжка в сравнение с водноелектрическите централи.
Кога е избрано това оборудване?
Когато разходите за пренос или производство на електроенергия са високи и бюджетът на организация или физическо лице не може да се справи с тях. Ако централизираните системи за доставка на топлинна и електрическа енергия не могат да се справят с допълнително издигнатите или въведени в експлоатация площи.
Когато количеството електричество просто не е достатъчно за безпроблемната работа на съвременното оборудване и устройства. Или е с лошо качество. Също така не трябва да забравяме за екологичния компонент на оборудването, който позволява отделянето на 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 си цена и вредните емисии. Има няколко модификации на тези настройки и се прави разлика между:
- Парни турбини.
- Газови турбини.
- Газови бутални генератори.
Изборът на ТЕЦ зависи от необходимата мощност за потребителя. Най -популярни са газовите бутала, но тяхната мощност е само 80 mW.
Абсолютни ползи на фона на кризата
В общи линии има много повече плюсове, отколкото минуси, а за някои предприятия и институции закупуването на мини топлоелектрически централи е отличен изход, особено ако градът се разраства и няма възможности за полагане на топло и електрически мрежи. Или са толкова натоварени, че във всеки случай доставката на топлина или светлина няма да бъде достатъчна. Това може да бъде и отлично решение 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 магистрали и пътища, сондажи, петролни работници, които се движат из страната, но нямат възможност всеки път да се свързват с централизираното подаване на светлина и топлина.
Може би ТЕЦ -а ще бъде полезен за военните гарнизони, които служат далеч от градовете, с пълно осигуряване на комфортни условия. С една дума, това оборудване може да стане незаменимо в райони, където способността да се получи пълна топлина, електричество и дори студен въздух за климатиците е особено ценена. Малкото оборудване може лесно да се транспортира със специални превозни средства и да се използва при необходимост.
Тези ТЕЦ също ще бъдат от полза за предприемачите, които заемат място в гаражи, складове и не са свързани с централизирана топлинна енергия, но използват светлина при високи градски цени. Това ще помогне за значително спестяване на материални разходи по време на работа и ще позволи да не зависи от монополисти на топлина и светлина.
Идеалните възможности на мини-версия на ТЕЦ могат да се конкурират само с големи проби от ТЕЦ или водноелектрически централи, но мобилността и автоматизацията на малко оборудване надвишават във всеки случай.
изводи
Поради факта, че проблемът с енергията е актуален за нашето време, възникват въпроси относно организацията на снабдяването на населението с електричество, като същевременно се избягват значителни финансови и времеви разходи, като същевременно се поддържа благоприятна екологична ситуация. Една от възможностите за решаване на този проблем е изграждането и експлоатацията на ТЕЦ.
Енергията, скрита във изкопаемите горива - въглища, нефт или природен газ - не може да бъде получена веднага под формата на електричество. Горивото първо се изгаря. Освободената топлина загрява водата и я превръща в пара. Парата върти турбината, а турбината е роторът на генератора, който генерира, тоест генерира електрически ток.
Схема на работа на кондензационната електроцентрала.
Славянска ТЕЦ. Украйна, Донецка област.
Целият този сложен, многоетапен процес може да се наблюдава в топлоелектрическа централа (ТЕЦ), оборудвана със силови машини, които преобразуват латентна енергия във изкопаеми горива (шистови шисти, въглища, петрол и неговите преработени продукти, природен газ) в електрическа енергия. Основните части на ТЕЦ са котелна централа, парна турбина и електрически генератор.
Котелно заведение- комплект устройства за производство на водни пари под налягане. Състои се от пещ, в която се изгаря изкопаемо 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 нагревателна повърхност.
Има 3 вида котли: димни тръби, водо тръби и котли с директен поток. Вътре в димните котли има серия тръби, през които продуктите от горенето преминават в комина. Многобройни пожарни тръби имат огромна нагревателна повърхност, в резултат на което използват добре енергията на горивото. Водата в тези котли е между тръбите за дим.
Във водотръбните котли е обратното: водата преминава през тръбите, а горещите газове преминават между тръбите. Основните части на котела са горивна камера, кипящи тръби, парен котел и прегревател. Процесът на изпаряване се извършва в кипящите тръби. Генерираната в тях пара влиза в парния котел, където се събира в горната си част, над врящата вода. От парния котел парата преминава в прегревателя и допълнително се нагрява там. Горивото се изхвърля в този котел през вратата, а въздухът, необходим за изгарянето на горивото, се подава през друга врата в пепелника. Горещите газове се издигат нагоре и, огъвайки се около преградите, преминават пътя, посочен в диаграмата (виж фиг.).
В еднократните котли водата се нагрява в дълги намотки. В тези тръби се изпомпва вода. Преминавайки през намотката, тя напълно се изпарява и получената пара се прегрява до необходимата температура и след това напуска намотките.
Котелните системи, работещи с претопляне на пара, са част от инсталация, наречена захранващ блок"Котел - турбина".
В бъдеще, например, за използването на въглища от басейна на Канск-Ачинск, ще бъдат изградени големи топлоелектрически централи с мощност до 6400 MW с мощности от 800 MW, където котелните централи ще произвеждат 2650 тона пара на час с температура до 565 ° C и налягане 25 MPa.
Котелната централа генерира пара под високо налягане, която отива в парна турбина - основният двигател на ТЕЦ. В турбината парата се разширява, налягането й пада и латентната енергия се превръща в механична енергия. Парна турбина задвижва ротор на генератор, който генерира електрически ток.
В големите градове най -често те строят комбинирани топлоелектрически централи(CHP), а в райони с евтино гориво - кондензационни електроцентрали(IES).
ТЕЦ е термична електроцентрала, която генерира 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 ТЕЦ -тата тази топлина се използва по два начина: или парата след турбината се изпраща към потребителя и не се връща обратно към станцията, или тя предава топлината в топлообменника към водата, която се изпраща към потребителя, и парата се връща обратно в системата. Следователно, ТЕЦ има висока ефективност, достигаща 50-60%.
Има когенерационни инсталации от отоплителни и промишлени видове. Отоплителните когенерационни централи отопляват жилищни и обществени сгради и ги снабдяват с топла вода, индустриалните снабдяват с топлина промишлените предприятия. Предаването на пара от ТЕЦ се извършва на разстояния до няколко километра, а предаването на топла вода - до 30 километра или повече. В резултат на това в близост до големите градове се изграждат комбинирани топлоелектрически централи.
Огромно количество топлинна енергия се насочва към централно отопление или централизирано отопление на нашите апартаменти, училища, институции. Преди Октомврийската революция не е имало централизирано отопление на къщите. Къщите се отопляваха с печки, в които бяха изгорени много дърва и въглища. Отоплението у нас започва в първите години на съветската власт, когато според плана GOELRO (1920 г.) се започва изграждането на големи топлоелектрически централи. Общият капацитет на ТЕЦ в началото на 80 -те години. надвишава 50 милиона kW.
Но по -голямата част от електроенергията, генерирана от ТЕЦ, пада върху кондензационни електроцентрали (CES). У нас те често се наричат държавни регионални електроцентрали (ГРЕС). За разлика от когенерационните инсталации, където топлината на парата, изразходвана в турбината, се използва за отопление на жилищни и промишлени сгради, в IES парата, изразходвана в двигатели (парни машини, турбини), се превръща от кондензатори във вода (кондензат), която е изпратени обратно в котлите за повторна употреба. IES се изграждат директно при източници на водоснабдяване: край езеро, река, море. Топлината, отстранена от електроцентралата за охлаждаща вода, се губи безвъзвратно. Ефективността на IES не надвишава 35–42%.
Вагони с фино натрошени въглища се изнасят до високия надлез ден и нощ по строг график. Специален разтоварващ механизъм накланя вагоните и горивото се излива в бункера. Мелниците старателно го смилат в гориво на прах и заедно с въздуха той излита в пещта на парния котел. Пламъчни езици плътно покриват снопове тръби, в които кипи вода. Генерират се водни пари. Чрез тръби - паропроводи - парата се насочва към турбината и през дюзите удря лопатките на ротора на турбината. След като даде енергия на ротора, отпадъчната пара отива в кондензатора, охлажда се и се превръща във вода. Помпите го подават обратно в котела. И енергията продължава да се движи от ротора на турбината към ротора на генератора. В генератора се извършва окончателната му трансформация: той се превръща в електричество. Тук свършва 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 подредят равномерно ТЕЦ на територията на икономическите региони на страната. Предимството на ТЕЦ е, че работят с почти всички видове изкопаеми горива - въглища, шисти, течно гориво, природен газ.
Най -големите кондензиращи ТЕЦ са Рефтинская (Свердловска област), Запорожье (Украйна), Кострома, Углегорск (Донецка област, Украйна). Капацитетът на всеки от тях надвишава 3000 MW.
Страната ни е пионер в строителството на топлоелектрически централи, чиято енергия се осигурява от ядрен реактор (вж.
Топлинни инсталации (ТЕЦ). Назначаване. Изгледи
ТЕЦ, която генерира електрическа енергия в резултат на преобразуването на топлинна енергия, отделена при изгарянето на изкопаеми горива. Термичните парни турбини (ТЕЦ) доминират сред ТЕЦ, където топлинната енергия се използва в парогенератор за производство на пара под високо налягане, което задвижва ротора на парна турбина, свързан с ротора на електрически генератор (обикновено синхронен генератор). Въглища (главно), мазут, природен газ, лигнитни въглища, торф, шисти се използват като гориво в такива ТЕЦ.
ТЕЦ, които имат кондензационни турбини като задвижване на електрически генератори и не използват топлината на отработената пара, за да доставят топлинна енергия на външни потребители, се наричат кондензационни електроцентрали. ТЕЦ генерира около електроенергията, произведена в ТЕЦ. ТЕЦ, оборудвани с когенерационни турбини и прехвърлящи отпадна топлина към промишлени или битови потребители, наречени комбинирани топлоелектрически централи (ТЕЦ); те произвеждат около електроенергията, произведена в ТЕЦ.
ТЕЦ, задвижвани от електрически генератор от газова турбина, се наричат газотурбинни електроцентрали (GTES). Газ или течно гориво се изгарят в горивната камера на GTPP; продуктите от горенето с температура 750-900 C влизат в газова турбина, която върти електрически генератор. Ефективността на такива ТЕЦ обикновено е 26-28%, мощността е до няколкостотин MW. GTPP обикновено се използват за покриване на пикове на електрическо натоварване.
ТЕЦ с парна и газова турбина, състояща се от парна турбина и газова турбина, се нарича електроцентрала с комбиниран цикъл (PGPP). чиято ефективност може да достигне 42 - 43%. GTPP и PGPP също могат да доставят топлина на външни потребители, тоест да работят като ТЕЦ.
Топлоелектрическите централи използват широко разпространени горивни ресурси, разполагат се сравнително свободно и могат да генерират електричество без сезонни колебания. Изграждането им се извършва бързо и е свързано с по -малко трудови и материални ресурси. Но ТЕЦ имат значителни недостатъци. Те използват невъзобновяеми ресурси, имат ниска ефективност (30-35%) и имат изключително негативно въздействие върху екологичната ситуация. Топлоелектрическите централи на този свят ежегодно отделят 200-250 милиона тона пепел и около 60 милиона тона серен анхидрид в атмосферата, а също така абсорбират огромно количество кислород. Установено е, че въглищата в микро дози почти винаги съдържат U238, Th232 и радиоактивен изотоп на въглерод. Повечето ТЕЦ в Русия не са оборудвани с ефективни системи за почистване на отработените газове от сяра и азотни оксиди. Въпреки че инсталациите, работещи с природен газ, са екологично по -чисти от въглищата, шисти и мазут, полагането на газопроводи (особено в северните райони) причинява вреда на природата.
Кондензационните електроцентрали (CES) играят основна роля сред топлинните инсталации. Те гравитират както към източниците на гориво, така и към потребителите и затова са много разпространени.
Колкото по -голям е IES, толкова по -далеч може да предава електричество, т.е. с увеличаване на мощността, влиянието на горивото и енергийния фактор се увеличава. Акцентът върху горивните бази се осъществява при наличието на ресурси от евтино и непреносимо гориво (кафяви въглища от басейна на Канск-Ачинск) или в случай на използване на торф, шисти и мазут от електроцентрали (такива IES обикновено са свързани с центрове за рафиниране на петрол).
ТЕЦ (комбинирани топлоелектрически централи) са инсталации за комбинирано производство на електроенергия и топлина. Тяхната ефективност достига 70% срещу 30-35% за IES. Когенерационните инсталации са обвързани с потребителите, тъй като радиусът на пренос на топлина (пара, гореща вода) е 15-20 км. Максималният капацитет на CHP е по -малък от този на IES.
Наскоро се появиха фундаментално нови инсталации:
- газотурбинни (GT) инсталации, в които се използват газови турбини вместо пара, което елиминира проблема с водоснабдяването (в Краснодар и Шатурская ГРЕС);
- парна и газова турбина (CCGT), където топлината на отработените газове се използва за загряване на вода и получаване на пара с ниско налягане (в Невинномисская и Кармановска ГРЕС);
- магнитохидродинамични генератори (MHD генератори), които преобразуват топлината директно в електрическа енергия (в ТЕЦ-21 Мосенерго и Рязанска ГРЕС).
В Русия мощни (2 милиона kW и повече) са построени в Централния район, в Поволжието, в Урал и в Източен Сибир.
На базата на басейна на Канск-Ачинск се създава мощен горивно-енергиен комплекс (КАТЕК). Проектът предвижда изграждането на осем GRES с мощност 6,4 милиона kW. През 1989 г. е въведен в експлоатация първият блок на Березовская ГРЕС-1 (0,8 млн. КВт).