Termoelektrarne so naprave, katerih specializacija temelji na proizvodnji električne energije. Električna energija se proizvaja s pretvorbo in predelavo toplotne energije. toplota nastane z zgorevanjem vira goriva, ki so lahko različne vrste fosilnih goriv. Sposobnost pretvorbe energije naravnih virov v električno energijo naredi TPP sestavni del življenja vsakega sodobnega človeka.
Male termoelektrarne se pogosto uporabljajo na različnih področjih. Na primer, lahko ogrevajo in oskrbujejo z električno energijo šole in bazene, klinike in športne komplekse. Uporabljajo se lahko za ustvarjanje normalnih delovnih pogojev v začasnih kočah in prikolicah med gradnjo, na drugih področjih nacionalnega gospodarstva.
Te elektrarne imajo veliko plusov in zelo malo minusov. Mini termoelektrarne so sestavljene iz več naprav, njihovo delovanje pa je popolnoma avtomatizirano. Tudi TPP lahko deluje na katero koli vrsto goriva kar omogoča uporabo v vseh pogojih.
Glavna prednost te tehnike je, da je vam omogoča, da niste odvisni od naraščajočih cen toplote in elektriko ter imajo lastno samostojno mini termoelektrarno. To je priložnost, da prihranite denar, namenjen za to, za skoraj 100%.
Možnosti opreme so skoraj neomejene, saj lahko dejansko zagotovi katero koli sobo v smislu kategorije, ki ni slabša od centraliziranih omrežij, vendar bo stala veliko manj. Začetni stroški se bodo hitro povrnili in stroški bodo minimalni le za gorivo za SPTE. Poleg tega se lahko spreminja tudi glede na pogoje delovanja, pri čemer izberete cenejšo možnost.
Prednosti TPP
- Relativno nizek kazalnik cene toplotnega vira, ki se uporablja pri obratovanju TE, v primerjavi s cenovnimi kategorijami podobnega vira, ki se uporablja v jedrskih elektrarnah.
- Gradnja termoelektrarne, kot tudi priprava objekta v stanje aktivnega obratovanja, vključuje manjše pridobivanje sredstev.
- TPP se lahko teritorialno nahaja na kateri koli geografski točki. Organizacija dela te vrste postaje ne bo zahtevala povezave lokacije postaje v neposredni bližini določenih naravnih virov. Gorivo je mogoče dostaviti na postajo od koder koli na svetu s cestnim ali železniškim prevozom.
- Relativno majhen obseg termoelektrarn omogoča njihovo postavitev v državah, kjer je zemlja zaradi majhnega ozemlja dragocen vir, odstotek zemljišč, ki so padla v območje izključitve in umika iz kmetijstva, pa se bistveno zmanjša.
- Stroški goriva, proizvedenega v termoelektrarnah, v primerjavi s podobnim dizelskim gorivom bodo cenejši.
- Proizvedena energija ni odvisna od sezonskih nihanj moči, kar je značilno za hidroelektrarne.
- Za vzdrževanje in obratovanje TE je značilna enostavnost.
- Tehnološki proces gradnje termoelektrarn je obvladan v velikih količinah, kar omogoča njihovo hitro gradnjo, kar bistveno prihrani čas.
- Ob koncu življenjske dobe termoelektrarn jih je mogoče enostavno reciklirati. Infrastrukturni del termoelektrarne je trajnejši od glavne opreme, ki jo predstavljajo kotli in turbine. Sistemi za oskrbo z vodo in toploto so sposobni ohraniti svojo kakovost in tehnološke lastnosti še dolgo po izteku življenjske dobe, lahko delujejo tudi po zamenjavi turbin in kotlov.
- Med delovanjem se sproščata voda in para, ki ju lahko uporabimo za organizacijo ogrevalnega procesa ali pri drugih tehnoloških opravilih.
- So proizvajalci približno 80 % vse električne energije v državi.
- Hkratna proizvodnja električne energije in izvedba oskrbe s toploto z dolgo življenjsko dobo delata TE varčne sisteme.
Slabosti TPP
- Ekološko neravnovesje in onesnaženost zraka v procesu izločanja dima in saj vanj, žveplovih in dušikovih spojin v velikih količinah. Delovanje termoelektrarn lahko izzove pojav "tople grede" in prehajanje kislega dežja. Poleg tega proizvodnja in prenos električne energije povzročata elektromagnetno onesnaževanje okolja.
- V zvezi s pridobivanjem velike količine premoga za obratovanje in obratovanje termoelektrarn se pojavlja potreba po rudnikih, med ustvarjanjem katerih se moti naravni relief.
- Kršitev toplotnega ravnovesja vodnih teles, ki se pojavi v procesu izpusta hladilne vode iz TPP, kar vodi do povečanja temperaturnih indikatorjev.
- Termoelektrarna skupaj s plini, ki onesnažujejo ozračje, sprošča nekatere snovi iz skupine radioaktivnih snovi, katerih vsebnost je v večji ali manjši meri zaslediti v gorivu.
- Pri obratovanju termoelektrarn se izkoriščajo tisti naravni viri, katerih naravno obnavljanje je nemogoče, zato se količina teh virov postopoma zmanjšuje.
- Prisotnost relativno nizke donosnosti.
- TE se težko spopadajo s potrebo po sodelovanju pri pokrivanju variabilnega dela dnevnega razporeda električne obremenitve.
- Sposobnost TE, da delujejo na uvoženo gorivo, vsebuje problem, povezan z natančno organizacijo procesa oskrbe z viri goriva.
- Obratovanje termoelektrarn pomeni višje stroške vzdrževanja v primerjavi s hidroelektrarnami.
Kdaj izbrati to opremo
Ko so stroški prenosa ali proizvodnje električne energije visoki in jih proračun organizacije ali posameznika ne zmore. Če centralizirani sistemi za oskrbo s toploto in električno energijo ne morejo prevladati nad dodatno zgrajenimi ali zagnanimi območji.
Ko količina električne energije preprosto ne zadošča za nemoteno delovanje sodobne opreme in naprav. Ali pa je slabe kakovosti. Prav tako ne smemo pozabiti na okoljsko komponento opreme, ki vam omogoča sproščanje škodljivih snovi v ozračje.
Vsestranskost in varčnost
Elektrarne lahko delujejo na les ali premog, plin, dizelsko gorivo. Običajno se dizelsko gorivo redko uporablja zaradi visokih stroškov in škodljivih emisij. Obstaja več modifikacij teh naprav in razlikujemo med:
- Parne turbine.
- plinske turbine.
- Plinski batni generatorji.
Izbira TE je odvisna od zahtevane moči za porabnika. Plinski batni motorji veljajo za najbolj priljubljene, vendar je njihova moč le 80 mW.
Absolutne koristi v ozadju krize
Na splošno prednosti daleč odtehtajo slabosti, za nekatera podjetja in ustanove pa je nakup mini termoelektrarne odličen izhod, še posebej, če mesto raste, vendar ni možnosti za postavitev toplotnih in električnih omrežij. Ali pa so tako obremenjeni, da v vsakem primeru dovod toplote ali svetlobe ne bo zadosten. Lahko je tudi odlična rešitev v primestnem območju, kjer sploh ni centralizirane oskrbe s toploto in elektriko, vendar se stanovanja kljub temu gradijo. Zmogljivosti takšnih naprav bodo še posebej cenili delavci, ki popravljajo poti in ceste, vrtalci, naftni delavci, ki se gibljejo po državi, vendar se nimajo možnosti vsakič priključiti na centralizirano oskrbo s svetlobo in toploto.
Morda bo TPP koristen za vojaške garnizije, ki služijo daleč od mest, s popolno zagotovitvijo udobnih pogojev. Z eno besedo, ta oprema lahko postane nepogrešljiva na območjih, kjer je možnost popolnega pridobivanja toplote, električne energije in celo hladnega zraka za klimatske naprave še posebej cenjena, če je to potrebno. Majhno opremo je mogoče enostavno prevažati s posebnimi vozili in uporabljati po potrebi.
Podatki TPP bodo koristni tudi za podjetnike, ki zasedajo prostor v garažah, skladiščih in niso priključeni na centralizirano ogrevanje, vendar uporabljajo svetlobo po visokih mestnih tarifah. To bo pomagalo znatno prihraniti materialne stroške med delom in vam omogočilo, da ne boste odvisni od monopolistov toplote in svetlobe.
Idealne zmogljivosti mini različice termoelektrarne se lahko kosajo le z velikimi vzorci termoelektrarn ali hidroelektrarn, vendar mobilnost in avtomatizacija majhne opreme v vsakem primeru odtehta.
zaključki
Ker je problem energije pomemben za danes, se pojavljajo vprašanja o organizaciji oskrbe prebivalstva z električno energijo, hkrati pa se izogibajo znatnim finančnim in časovnim stroškom ob ohranjanju ugodne okoljske situacije. Ena od možnosti za rešitev tega problema je gradnja in obratovanje termoelektrarn.
Energije, ki se skriva v fosilnih gorivih – premogu, nafti ali zemeljskem plinu – ni mogoče takoj pridobiti v obliki električne energije. Najprej se zgori gorivo. Pri tem sproščena toplota segreje vodo in jo spremeni v paro. Para vrti turbino, turbina pa je rotor generatorja, ki generira, torej ustvarja, električni tok.
Shema delovanja kondenzacijske elektrarne.
Slavjanska TE. Ukrajina, regija Donetsk.
Celoten kompleksen, večstopenjski proces lahko opazujemo v termoelektrarni (TE), opremljeni z pogonskimi stroji, ki pretvarjajo energijo, skrito v fosilnih gorivih (oljni skrilavec, premog, nafta in njeni proizvodi, zemeljski plin), v električno energijo. Glavni deli TE so kotlovnica, parna turbina in električni generator.
Kotlovnica- sklop naprav za proizvodnjo vodne pare pod pritiskom. Sestavljen je iz kurišča, v katerem zgoreva organsko gorivo, kuriščnega prostora, skozi katerega produkti zgorevanja prehajajo v dimnik, in parnega kotla, v katerem vre voda. Del kotla, ki pride med segrevanjem v stik s plamenom, imenujemo grelna površina.
Obstajajo 3 vrste kotlov: dimni, vodocevni in pretočni. Znotraj kurilnih kotlov je nameščen niz cevi, skozi katere produkti zgorevanja prehajajo v dimnik. Številne dimne cevi imajo ogromno grelno površino, zaradi česar dobro izkoriščajo energijo goriva. Voda v teh kotlih se nahaja med ognjevarnimi cevmi.
Pri vodocevnih kotlih je ravno nasprotno: voda je prepuščena skozi cevi, vroči plini pa so med cevmi. Glavni deli kotla so kurišče, kotlovske cevi, parni kotel in pregrelnik. V vrelnih ceveh poteka proces uparjanja. V njih nastala para vstopi v parni kotel, kjer se zbira v njegovem zgornjem delu, nad vrelo vodo. Iz parnega kotla prehaja para v pregrelnik, kjer se dodatno segreje. Gorivo se v ta kotel vrže skozi vrata, zrak, potreben za zgorevanje goriva, pa se skozi druga vrata dovaja v puhalo. Vroči plini se dvignejo navzgor in, upogibajoč se okoli pregrad, prečkajo pot, navedeno na diagramu (glej sliko).
Pri pretočnih kotlih se voda segreva v dolgih serpentinastih ceveh. V te cevi se črpa voda. Ko gre skozi tuljavo, popolnoma izhlapi, nastala para pa se pregreje na zahtevano temperaturo in nato izstopi iz tuljav.
Kotlovnice, ki delujejo z dogrevanjem pare, so del naprave, imenovane napajalna enota"kotel - turbina".
V prihodnosti bodo na primer za uporabo premoga iz Kansko-Ačinskega bazena zgrajene velike termoelektrarne z močjo do 6400 MW z agregati po 800 MW, kjer bodo kotlovnice proizvedle 2650 ton pare na uro s temperaturo do 565 ° C in tlakom 25 MPa.
Kotlovnica proizvaja visokotlačno paro, ki gre v parno turbino - glavni motor termoelektrarne. V turbini se para razširi, njen tlak pade in latentna energija se pretvori v mehansko. Parna turbina poganja rotor generatorja, ki proizvaja električno energijo.
V velikih mestih najpogosteje gradijo termoelektrarne(SPTE) in na območjih s poceni gorivom - kondenzacijske elektrarne(IES).
SPTE je termoelektrarna, ki poleg električne energije proizvaja tudi toploto v obliki tople vode in pare. Para, ki izhaja iz parne turbine, še vedno vsebuje veliko toplotne energije. V SPTE se ta toplota izkorišča na dva načina: ali se para po turbini pošlje do porabnika in se ne vrne nazaj v postajo ali pa prenese toploto v toplotnem izmenjevalniku na vodo, ki jo pošlje porabniku in para se vrne nazaj v sistem. Zato ima SPTE visoko učinkovitost, ki doseže 50-60%.
Razlikujte ogrevanje SPTE in industrijske vrste. Ogrevalne SPTE ogrevajo stanovanjske in javne zgradbe ter jih oskrbujejo s toplo vodo, industrijske oskrbujejo s toploto industrijska podjetja. Prenos pare iz SPTE se izvaja na razdaljah do nekaj kilometrov, prenos tople vode pa do 30 kilometrov ali več. Zato se v bližini velikih mest gradijo termoelektrarne.
Ogromno toplotne energije je usmerjeno v daljinsko ogrevanje ali centralno ogrevanje naših stanovanj, šol in ustanov. Pred oktobrsko revolucijo ni bilo daljinskega ogrevanja hiš. Hiše so ogrevali s pečmi, v katerih so kurili veliko drv in premoga. Ogrevanje pri nas se je začelo v prvih letih sovjetske oblasti, ko se je po načrtu GOELRO (1920) začela gradnja velikih termoelektrarn. Skupna zmogljivost SPTE v zgodnjih 1980-ih presegla 50 milijonov kW.
Toda večina električne energije, ki jo proizvedejo termoelektrarne, prihaja iz kondenzacijskih elektrarn (CPP). Pogosto jih imenujemo državne daljinske elektrarne (GRES). Za razliko od termoelektrarn, kjer se toplota pare, izpuščene v turbini, uporablja za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih objektov, se pri CPP para, ki se uporablja v motorjih (parnih strojih, turbinah), s kondenzatorji pretvori v vodo (kondenzat), ki je poslali nazaj v kotle za ponovno uporabo. IES so zgrajeni neposredno na virih oskrbe z vodo: v bližini jezera, reke, morja. Toplota, odvedena iz elektrarne s hladilno vodo, se nepovratno izgubi. Učinkovitost IES ne presega 35–42%.
Po strogem urniku se vagoni z drobno zdrobljenim premogom podnevi in ponoči dostavljajo na visoki nadvoz. Poseben razkladalnik prevrne vagone, gorivo pa se natoči v bunker. Mlini ga skrbno zmeljejo v prah za gorivo, ki skupaj z zrakom odleti v kurišče parnega kotla. Ognjeni jeziki tesno pokrivajo snope cevi, v katerih vre voda. Nastane vodna para. Po ceveh – parovodih – se para usmerja v turbino in skozi šobe zadene na lopatice turbinskega rotorja. Ko je rotorju dala energijo, gre izpušna para v kondenzator, se ohladi in spremeni v vodo. Črpalke ga vrnejo nazaj v kotel. In energija nadaljuje svoje gibanje od rotorja turbine do rotorja generatorja. V generatorju se zgodi njegova končna transformacija: postane električna energija. To je konec energetske verige IES.
Termoelektrarne je za razliko od hidroelektrarn možno zgraditi kjerkoli in s tem približati vire električne energije potrošniku ter termoelektrarne enakomerno razporediti po ozemlju gospodarskih regij države. Prednost termoelektrarn je, da delujejo na skoraj vse vrste fosilnih goriv – premog, skrilavec, tekoča goriva, zemeljski plin.
Največje kondenzacijske termoelektrarne so Reftinskaya (regija Sverdlovsk), Zaporozhskaya (Ukrajina), Kostroma, Uglegorskaya (regija Donetsk, Ukrajina). Zmogljivost vsakega od njih presega 3000 MW.
Naša država je pionir v gradnji termoelektrarn, katerih energijo zagotavlja jedrski reaktor (glej.
Toplotne postaje (TE). Sestanek. Vrste
Termoelektrarna, ki proizvaja električno energijo kot rezultat pretvorbe toplotne energije, ki se sprošča pri zgorevanju fosilnih goriv. Med termoelektrarnami prevladujejo toplotne parne turbine (TPES), pri katerih se toplotna energija v uparjalniku uporablja za proizvodnjo visokotlačne vodne pare, ki poganja rotor parne turbine, povezan z rotorjem elektrogeneratorja (običajno sinhronega generatorja). ). Takšne TE kot gorivo uporabljajo premog (predvsem), kurilno olje, zemeljski plin, lignit, šoto in skrilavec.
TPES, ki imajo kot pogon električnih generatorjev kondenzacijske turbine in ne izkoriščajo toplote izpušne pare za dobavo toplotne energije zunanjim porabnikom, imenujemo kondenzacijske elektrarne. Elektrarna proizvede približno električne energije, proizvedene v TE. TPES, opremljen z ogrevalnimi turbinami in oddajajo toploto izpušne pare industrijskim ali gospodinjskim porabnikom, imenovane kombinirane toplotne in elektrarne (SPTE); proizvedejo približno proizvedene električne energije v termoelektrarnah.
Termoelektrarne, ki jih poganja električni generator iz plinske turbine, imenujemo plinskoturbinske elektrarne (GTE). V zgorevalni komori GTPP zgoreva plin ali tekoče gorivo; produkti zgorevanja s temperaturo 750-900 C vstopijo v plinsko turbino, ki vrti električni generator. Izkoristek takih termoelektrarn je običajno 26-28%, moč je do nekaj sto MW. GTPP se običajno uporabljajo za pokrivanje konic električne obremenitve.
Termoelektrarna s plinskoturbinsko napravo s kombiniranim ciklom, ki jo sestavljata parna turbina in plinskoturbinski agregat, imenujemo elektrarna s kombiniranim ciklom (CCPE). katerih učinkovitost lahko doseže 42 - 43%. GTPP in PGPP lahko dobavljata toploto tudi zunanjim porabnikom, torej delujeta kot termoelektrarna.
Termoelektrarne uporabljajo široko razširjene vire goriva, so relativno proste za uporabo in lahko proizvajajo električno energijo brez sezonskih nihanj. Njihova gradnja poteka hitro in je povezana z nižjimi stroški dela in materiala. Toda TPP ima pomembne pomanjkljivosti. Izkoriščajo neobnovljive vire, imajo nizek izkoristek (30-35 %) in izjemno negativno vplivajo na okolje. Termoelektrarne tega sveta letno v ozračje izpustijo 200-250 milijonov ton pepela in približno 60 milijonov trnovega anhidrida, poleg tega pa absorbirajo ogromno kisika. Ugotovljeno je bilo, da premog v mikrodozah skoraj vedno vsebuje U238, Th232 in radioaktivni izotop ogljika. Večina termoelektrarn v Rusiji ni opremljena z učinkovitimi sistemi za čiščenje izpušnih plinov iz žveplovih in dušikovih oksidov. Čeprav so naprave, ki delujejo na zemeljski plin, okoljsko veliko čistejše od naprav na premog, skrilavec in kurilno olje, polaganje plinovodov povzroča škodo naravi (zlasti v severnih regijah).
Primarno vlogo med toplotnimi napravami imajo kondenzacijske elektrarne (KTE). Gravitirajo tako k virom goriva kot k potrošnikom, zato so zelo razširjeni.
Večji kot je IES, dlje lahko prenaša elektriko, tj. z večanjem moči se povečuje vpliv gorivno-energetskega faktorja. Usmeritev na bazo goriva se pojavi ob prisotnosti virov poceni in neprenosljivega goriva (lignit iz Kansk-Achinskega bazena) ali v primeru elektrarn, ki uporabljajo šoto, skrilavec in kurilno olje (takšni IES so običajno povezani z rafiniranjem nafte centri).
SPTE (kombinirane toplotne in elektrarne) so naprave za soproizvodnjo električne in toplotne energije. Njihova učinkovitost doseže 70% proti 30-35% pri IES. SPTE so vezane na porabnike, saj polmer prenosa toplote (para, vroča voda) je 15-20 km. Največja zmogljivost CHPP je manjša od zmogljivosti IES.
Nedavno so se pojavile bistveno nove instalacije:
- plinske turbine (GT), v katerih se namesto parnih uporabljajo plinske turbine, kar odpravlja problem oskrbe z vodo (na Krasnodarski in Šaturski GRES);
- plinska turbina s kombiniranim ciklom (CCGT), kjer se toplota izpušnih plinov uporablja za ogrevanje vode in proizvodnjo nizkotlačne pare (na Nevinnomysskaya in Karmanovskaya GRES);
- magnetohidrodinamični generatorji (MHD generatorji), ki neposredno pretvarjajo toploto v električno energijo (na Mosenergo CHPP-21 in Ryazanskaya GRES).
V Rusiji so bili močni (2 milijona kW in več) zgrajeni v osrednji regiji, v regiji Volga, na Uralu in v vzhodni Sibiriji.
Na podlagi Kansk-Achinsk bazena nastaja močan kompleks goriva in energije (KATEK). Projekt predvideva izgradnjo osmih državnih daljinskih elektrarn z močjo 6,4 milijona kW vsaka. Leta 1989 je začela delovati prva enota Berezovskaya GRES-1 (0,8 milijona kW).