Kaj je in kakšna so načela delovanja TE? Splošna opredelitev takšnih objektov zveni približno takole - to so elektrarne, ki se ukvarjajo s predelavo naravne energije v električno energijo. Za te namene se uporabljajo tudi naravna goriva.

Načelo delovanja TE. Kratek opis

Do danes je prav pri takšnih predmetih, pri katerih se sežge, sprošča toplotna energija, ki je najbolj razširjena. Naloga TE je uporaba te energije za pridobivanje električne energije.

Načelo delovanja TE je ne le pridobivanje, ampak tudi proizvodnja toplotne energije, ki se na primer porabnikom dobavlja tudi v obliki tople vode. Poleg tega ti energetski objekti proizvedejo približno 76% vse električne energije. Ta široka uporaba je posledica dejstva, da je razpoložljivost fosilnih goriv za delovanje postaje precej velika. Drugi razlog je bil, da je prevoz goriva od kraja njegove proizvodnje do postaje precej preprosta in dobro organizirana operacija. Načelo delovanja TE je zgrajeno tako, da je mogoče odpadno toploto delovne tekočine uporabiti za njeno sekundarno oskrbo z odjemalcem.

Ločevanje postaj po vrsti

Omeniti velja, da je mogoče termične postaje razdeliti na vrste, odvisno od tega, katero proizvajajo. Če je načelo delovanja TE izključno pri proizvodnji električne energije (torej toplotna energija se ne dovaja potrošniku), se imenuje kondenzacijska (CES).

Objekti, namenjeni za proizvodnjo električne energije, za oskrbo s paro in oskrbo potrošnika s toplo vodo, imajo namesto kondenzacijskih turbin parne turbine. Tudi v takšnih elementih postaje je vmesni odvod pare ali naprava za povratni tlak. Glavna prednost in načelo delovanja tovrstnih TE (CHPP) je, da se odpadna para uporablja tudi kot vir toplote in se dovaja do odjemalcev. Tako je mogoče zmanjšati izgubo toplote in količino hladilne vode.

Osnovna načela delovanja TE

Preden preidemo na samo načelo delovanja, je treba razumeti, o kakšni postaji govorimo. Standardna ureditev takšnih predmetov vključuje sistem, kot je ponovno segrevanje pare. To je potrebno, ker bo toplotna učinkovitost vezja s ponovnim ogrevanjem višja kot v sistemu, kjer ga ni. Preprosto povedano, načelo delovanja TE s takšno shemo bo z enakimi začetnimi in končnimi določenimi parametri veliko učinkovitejše kot brez nje. Iz vsega tega lahko sklepamo, da sta osnova delovanja postaje fosilna goriva in ogrevan zrak.

Shema dela

Načelo delovanja TE je zgrajeno na naslednji način. Gorivo in oksidant, katerega vlogo najpogosteje prevzame ogrevan zrak, se v kotlovsko peč dovajajo v neprekinjenem toku. Kot gorivo lahko delujejo snovi, kot so premog, olje, kurilno olje, plin, skrilavci, šota. Če govorimo o najpogostejšem gorivu v Ruski federaciji, je to premogov prah. Nadalje je načelo delovanja TE zgrajeno tako, da toplota, ki nastane pri sežiganju goriva, segreje vodo v parnem kotlu. Zaradi segrevanja se tekočina pretvori v nasičeno paro, ki vstopi v parno turbino skozi odvod pare. Glavni namen te naprave na postaji je pretvoriti energijo vhodne pare v mehansko energijo.

Vsi elementi turbine, ki se lahko premikajo, so tesno povezani z gredjo, zaradi česar se vrtijo kot en sam mehanizem. Za vrtenje gredi se kinetična energija pare prenese v rotor v parni turbini.

Mehanski del postaje

Naprava in načelo delovanja TPP v svojem mehanskem delu sta povezana z delovanjem rotorja. Para, ki prihaja iz turbine, ima zelo visok tlak in temperaturo. Zaradi tega nastane visoka notranja energija pare, ki se iz kotla dovaja do turbinskih šob. Parni curki, ki skozi šobo neprekinjeno prehajajo, pri visoki hitrosti, ki je pogosto celo višja od zvočne hitrosti, vplivajo na lopatice rotorja turbine. Ti elementi so trdno pritrjeni na disk, ki je nato tesno povezan z gredjo. V tem trenutku se mehanska energija pare pretvori v mehansko energijo rotorskih turbin. Če govorimo natančneje o principu delovanja TPP, potem mehanski učinek vpliva na rotor turbinskega generatorja. To je posledica dejstva, da sta gred običajnega rotorja in generatorja tesno povezana med seboj. In potem je dokaj znan, preprost in razumljiv postopek pretvorbe mehanske energije v električno energijo v napravi, kot je generator.

Premikanje pare po rotorju

Ko vodna para preide skozi turbino, se njen tlak in temperatura občutno znižata in vstopi v naslednji del postaje - kondenzator. Znotraj tega elementa pride do obratne transformacije hlapov v tekočino. Za izvedbo te naloge je v kondenzatorju hladilna voda, ki se dovaja skozi cevi, ki potekajo znotraj sten naprave. Po obratni pretvorbi pare v vodo se s črpalko za kondenzat izčrpa in vstopi v naslednji prostor - odzračevalnik. Pomembno je tudi omeniti, da črpana voda prehaja skozi regenerativne grelnike.

Glavna naloga odzračevalnika je odstraniti pline iz prihajajoče vode. Hkrati s čiščenjem se tekočina segreva tudi na enak način kot v regenerativnih grelnikih. V ta namen se uporablja toplota pare, ki se vzame iz tistega, kar gre v turbino. Glavni namen operacije odzračevanja je zmanjšanje vsebnosti kisika in ogljikovega dioksida v tekočini na sprejemljive vrednosti. To pomaga zmanjšati hitrost, s katero korozija vpliva na dovod vode in pare.

Premogovne postaje

Načelo delovanja TE je močno odvisno od vrste uporabljenega goriva. S tehnološkega vidika je najtežje prodati snov premog. Kljub temu so surovine glavni vir hrane v takšnih objektih, katerih število je približno 30% celotnega deleža postaj. Poleg tega je predvideno povečanje števila tovrstnih objektov. Omeniti velja tudi, da je število funkcionalnih oddelkov, potrebnih za delovanje postaje, veliko večje kot pri drugih vrstah.

Kako delujejo TE na premog

Za neprekinjeno delovanje postaje se po železniških tirih neprestano pripelje premog, ki ga raztovorijo s posebnimi razkladalnimi napravami. Poleg tega obstajajo elementi, skozi katere se raztovorjen premog dovaja v skladišče. Nadalje gorivo vstopi v tovarno za drobljenje. Po potrebi je mogoče zaobiti postopek dobave premoga v skladišče in ga iz raztovarjalnih naprav prenesti neposredno v drobilnike. Po prehodu te stopnje zdrobljena surovina vstopi v zabojnik za surov premog. Naslednji korak je dobava materiala skozi napajalnike v mlin na prah. Poleg tega se premogov prah dovaja v zaboj za premogovnik s pomočjo pnevmatske transportne metode. S tem, ko preide to pot, snov zaobide elemente, kot sta ločevalnik in ciklon, iz lijaka pa se skozi napajalnike že dovaja neposredno v gorilnike. Zrak, ki teče skozi ciklon, sesa skozi ventilator mlina in se nato dovaja v zgorevalno komoro kotla.

Nadalje je gibanje plina videti tako. Hlapne snovi, ki nastanejo v komori zgorevalnega kotla, prehajajo zaporedoma skozi naprave, kot so kotlovski plinski kanali, nato pa se pri uporabi sistema za ogrevanje s paro dovaja v primarni in sekundarni pregrevalnik. V tem predelu, pa tudi v varčevalniku vode, plin odda svojo toploto, da segreje delovno tekočino. Nato je nameščen element, imenovan pregrevalnik zraka. Tu se toplotna energija plina uporablja za segrevanje vstopajočega zraka. Po prehodu vseh teh elementov hlapna snov preide v zbiralnik pepela, kjer se očisti pepela. Dimne črpalke nato črpajo plin in ga s plinsko cevjo odvajajo v ozračje.

TE in NEK

Pogosto se pojavi vprašanje, kaj je skupnega med termičnimi in ali obstaja kakšna podobnost v načelih delovanja TE in NE.

Če govorimo o njihovih podobnostih, jih je več. Prvič, oba sta zgrajena tako, da za svoje delo uporabljajo naravne vire, ki so fosilni in izrezani. Poleg tega je mogoče opozoriti, da sta oba objekta namenjena ustvarjanju ne le električne energije, ampak tudi toplote. Podobnosti v načelih delovanja so tudi v tem, da imajo termoelektrarne in jedrske elektrarne vključene turbine in generatorje pare. Poleg tega obstajajo le nekatere razlike. Ti vključujejo dejstvo, da so na primer stroški gradnje in električne energije, prejete iz termoelektrarn, precej nižji kot v jedrskih elektrarnah. Po drugi strani pa jedrske elektrarne ne onesnažujejo ozračja, dokler se odpadki pravilno odstranijo in ne pride do nesreč. Medtem ko termoelektrarne zaradi svojega načela delovanja stalno oddajajo škodljive snovi v ozračje.

Tu se skriva glavna razlika v delovanju jedrskih in termoelektrarn. Če se v toplotnih objektih toplotna energija izgorevanja goriva najpogosteje prenaša v vodo ali pretvarja v paro, potem pri jedrskih elektrarnah energijo jemljejo iz cepitve atonov urana. Prejeto energijo preusmerimo za ogrevanje različnih snovi, voda pa se tukaj uporablja zelo redko. Poleg tega so vse snovi v zaprtih zaprtih krogih.

Ogrevanje

V nekaterih elektrarnah lahko njihove sheme predvidevajo tak sistem, ki se ukvarja s segrevanjem same elektrarne, pa tudi sosednje vasi, če obstaja. Para se iz turbine odvaja v omrežne grelnike te enote, obstaja pa tudi posebna linija za odvod kondenzata. Voda se dovaja in odvaja po posebnem cevovodnem sistemu. Električna energija, ki bo nastala na ta način, se odstrani iz električnega generatorja in posreduje do porabnika, skozi povišane transformatorje.

Osnovna oprema

Če govorimo o glavnih elementih, ki delujejo v termoelektrarnah, potem so to kotlovnice, pa tudi turbinske naprave, povezane z električnim generatorjem in kondenzatorjem. Glavna razlika med glavno opremo in dodatno opremo je v tem, da ima standardne parametre glede svoje moči, produktivnosti, para, pa tudi napetosti in toka itd. Prav tako je mogoče opozoriti, da vrsta in število glavnih elementov so izbrane glede na to, kakšno moč je treba pridobiti iz ene TE, pa tudi od načina njenega delovanja. Animacija načela delovanja TE lahko pomaga razumeti to vprašanje podrobneje.

ORGANIZACIJSKA IN PROIZVODNA STRUKTURA TERMIČNIH ELEKTRARN (TE)

Odvisno od zmogljivosti opreme in shem tehnoloških povezav med stopnjami proizvodnje na sodobnih TE so razdeljene organizacijske in proizvodne strukture v trgovinah, brez trgovine in v blokih.

Organizacijska in proizvodna struktura trgovine predvideva razdelitev tehnološke opreme in ozemlja TE na ločene odseke ter njihovo dodelitev specializiranim enotam - delavnicam, laboratorijem. V tem primeru je glavna strukturna enota trgovina. Delavnice so glede na njihovo udeležbo v proizvodnji razdeljene na glavne in pomožne. Poleg tega lahko TPP vključujejo tudi neindustrijske kmetije (stanovanjske in pomožne kmetije, vrtci, počivališča, sanatoriji itd.).

Glavne delavnice neposredno sodelujejo pri proizvodnji energije. Sem spadajo trgovine z gorivom in transportom, kotlovnica, turbina, elektrika in kemikalije.

Oddelek za gorivo in promet vključuje odseke železniških objektov in oskrbo z gorivom s skladiščem goriva. Ta delavnica je organizirana v elektrarnah, ki pri železniški dostavi kurijo trdo gorivo ali kurilno olje.

Kotlovnica vključuje odseke za dobavo tekočega ali plinastega goriva, pripravo prahu, odstranjevanje pepela.

Turbinska delavnica vključuje ogrevalni oddelek, centralno črpališče in vodovod.

S strukturo proizvodnje v dveh trgovinah, pa tudi pri velikih termoelektrarnah, se kotlovnice in turbinske delavnice združijo v eno samo kotlovsko-turbinsko delavnico (CTC).

Električna delavnica je zadolžena za: vso električno opremo TE, elektro laboratorij, oljno kmetijo, elektromehanično delavnico.

Kemijska delavnica vključuje kemični laboratorij in kemično čiščenje vode.

Pomožne delavnice služijo glavni proizvodnji. Ti vključujejo: centralizirano servisno delavnico, popravila in gradbeništvo, toplotno avtomatizacijo in komunikacije.

Neindustrijske kmetije niso neposredno povezane s proizvodnjo energije in služijo gospodinjskim potrebam delavcev TE.

Organizacijska in proizvodna struktura brez delavcev predvideva specializacijo oddelkov pri opravljanju osnovnih proizvodnih funkcij: obratovanje opreme, njena popravila, tehnološki nadzor. To vodi k ustvarjanju proizvodnih storitev namesto delavnic: obratovanje, popravila, nadzor in izboljšanje opreme. Po drugi strani pa so proizvodne storitve razdeljene na specializirane oddelke.

Ustvarjanje organizacijska in proizvodna struktura blok-shop zaradi pojava kompleksnih blokov pogonov. Oprema bloka izvaja več faz energetskega procesa - zgorevanje goriva v parnem generatorju, proizvodnja električne energije v turbinskem generatorju in včasih njegova transformacija v transformatorju. V nasprotju s prodajno strukturo v blok-trgovini so glavna proizvodna enota elektrarne bloki. Vključeni so v CTC, ki se ukvarjajo s centraliziranim delovanjem glavne in pomožne opreme kotlovskih in turbinskih enot. Struktura blokovske trgovine zagotavlja ohranitev glavnih in pomožnih trgovin, ki se nahajajo v strukturi trgovine, na primer trgovine z gorivom in transportom (TTC), kemikalije itd.

Vse vrste organizacijske in proizvodne strukture omogočajo izvajanje upravljanja proizvodnje na podlagi upravljanja z eno osebo. Vsaka TE ima upravno -gospodarski, proizvodno -tehnični ter obratovalni in odpremni nadzor.

Upravni in gospodarski vodja TE je direktor, tehnični vodja pa glavni inženir. Operativno dispečersko kontrolo izvaja dežurni inženir elektrarne. Operativno je podrejen dežurnemu dispečerju EPS.

Ime in število strukturnih oddelkov ter potreba po uvedbi posameznih delovnih mest se določijo glede na standardno število industrijskega in proizvodnega osebja elektrarne.

Navedene tehnološke, organizacijske in gospodarske značilnosti proizvodnje električne energije vplivajo na vsebino in naloge upravljanja dejavnosti energetskih podjetij in združenj.

Glavna zahteva za elektroenergetsko industrijo je zanesljiva in neprekinjena oskrba odjemalcev z električno energijo, pokrivanje zahtevanega razporeda obremenitev. Ta zahteva se pretvori v posebne kazalnike, ki ocenjujejo udeležbo elektrarn in omrežnih podjetij pri izvajanju proizvodnega programa elektroenergetskih povezav.

Elektrarna naj bi bila pripravljena nositi obremenitev, ki jo določa razpored odpreme. Za omrežna podjetja je določen časovni razpored popravil opreme in naprav. Načrt določa tudi druge tehnične in ekonomske kazalnike: specifično porabo goriva v elektrarnah, zmanjšanje izgub energije v omrežjih, finančne kazalnike. Proizvodnega programa energetskih podjetij pa ni mogoče strogo določiti glede na obseg proizvodnje ali dobave električne in toplotne energije. To je neizvedljivo zaradi izjemno dinamične porabe in s tem proizvodnje energije.

Kljub temu je obseg proizvodnje energije pomemben izračunski kazalnik, ki določa raven številnih drugih kazalnikov (na primer stroškovne cene) in rezultate gospodarskih dejavnosti.

Energije, ki jo skrivajo fosilna goriva - premog, nafta ali zemeljski plin - ni mogoče takoj pridobiti v obliki električne energije. Gorivo se najprej sežge. Sproščena toplota segreje vodo in jo spremeni v paro. Para vrti turbino, turbina pa rotor generatorja, ki ustvarja, torej ustvarja električni tok.

Shema delovanja kondenzacijske elektrarne.

Slavyanskaya TE. Ukrajina, regija Donetsk.

Ta celoten zapleten, večstopenjski proces je mogoče opazovati v termoelektrarni (TE), opremljeni z električnimi stroji, ki pretvarjajo latentno energijo v fosilna goriva (oljni skrilavec, premog, nafta in njeni predelani 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 peči, v katerem se gori fosilno gorivo, prostora peči, skozi katerega produkti izgorevanja prehajajo v dimnik, in parnega kotla, v katerem vre voda. Del kotla, ki pride med segrevanje v stik z ognjem, se imenuje grelna površina.

Obstajajo 3 vrste kotlov: kotli z dimnimi cevmi, vodnocevni kotli in kotli z neposrednim tokom. Znotraj kotlov na dim je vrsta cevi, skozi katere produkti zgorevanja prehajajo v dimnik. Številne požarne cevi imajo ogromno grelno površino, zaradi česar dobro izkoriščajo energijo goriva. Voda v teh kotlih je med dimnimi cevmi.

V kotlih z vodno cevjo je ravno obratno: voda prehaja skozi cevi, vroči plini pa med cevmi. Glavni deli kotla so kurišče, vrele cevi, parni kotel in pregrevalnik. Postopek uparjanja poteka v vrelih ceveh. Para, ki nastane v njih, vstopi v parni kotel, kjer se zbere v zgornjem delu, nad vrelo vodo. Iz parnega kotla para prehaja v pregrevalnik in se tam dodatno segreva. Gorivo se v ta kotel vrže skozi vrata, zrak, potreben za zgorevanje goriva, pa se skozi druga vrata dovaja v pepelnik. Vroči plini se dvigajo in upogibajo okoli predelnih sten, prehodijo pot, prikazano na diagramu (glej sliko).

V pretočnih kotlih se voda segreva v dolgih tuljavnih ceveh. V te cevi se črpa voda. Ko gre skozi tuljavo, popolnoma izhlapi, nastala para pa se pregreje na zahtevano temperaturo in nato zapusti tuljave.

Kotlovski sistemi, ki delujejo s ponovnim segrevanjem pare, so del naprave, imenovane pogonska enota"Kotel - turbina".

V prihodnosti bodo na primer za uporabo premoga iz porečja Kansk-Achinsk zgradili velike termoelektrarne z zmogljivostjo do 6400 MW z močjo 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, latentna energija pa se pretvori v mehansko energijo. Parna turbina poganja rotor generatorja, ki ustvarja električni tok.

V velikih mestih najpogosteje gradijo kombinirane toplotne in elektrarne(CHP) in na območjih s poceni gorivom - kondenzacijske elektrarne(IES).

SPTE je termoelektrarna, ki ne proizvaja le električne energije, ampak tudi toploto v obliki tople vode in pare. Para, ki zapusti parno turbino, še vedno vsebuje veliko toplotne energije. Na SPTE se ta toplota uporablja na dva načina: ali se para po turbini pošlje potrošniku in se ne vrne nazaj na postajo, ali pa toploto v toplotnem izmenjevalniku prenese v vodo, ki se pošlje v porabnika in para se vrne nazaj v sistem. Zato ima SPTE visoko učinkovitost, ki doseže 50-60%.

Obstajajo SPTE toplotne in industrijske vrste. Ogrevalne SPTE ogrevajo stanovanjske in javne stavbe ter jih oskrbujejo s toplo vodo, industrijske pa industrijska podjetja. Prenos pare iz SPTE se izvaja na razdalje do nekaj kilometrov, prenos tople vode pa do 30 kilometrov ali več. Posledično se v bližini večjih mest gradijo kombinirane toplotne in elektrarne.

Ogromna količina toplotne energije je usmerjena v daljinsko ogrevanje ali centralno ogrevanje naših stanovanj, šol, ustanov. Pred oktobrsko revolucijo ni bilo centraliziranega ogrevanja hiš. Hiše so se ogrevale s pečmi, v katerih je kuril veliko lesa 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 osemdesetih letih. presegel 50 milijonov kW.

Toda večina električne energije, ki jo proizvajajo termoelektrarne, pade na kondenzacijske elektrarne (CES). Pri nas jih pogosto imenujejo državne regionalne elektrarne (GRES). Za razliko od SPTE naprav, kjer se toplota pare, porabljene v turbini, uporablja za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih zgradb, se pri IES para, porabljena v motorjih (parni stroji, turbine), s kondenzatorji pretvori v vodo (kondenzat), ki je poslano nazaj v kotle za ponovno uporabo. IES so zgrajene neposredno na virih oskrbe z vodo: ob jezeru, reki, morju. Toplota, odstranjena iz elektrarne za hladilno vodo, se nepovratno izgubi. Učinkovitost IES ne presega 35–42%.

Vagone z drobno zdrobljenim premogom dan in noč pripeljejo na visoki nadvoz po strogem urniku. Poseben razkladalnik prevrne vagone in gorivo se vlije v bunker. Mlini ga temeljito zmeljejo v gorivo v prahu in skupaj z zrakom odleti v peč parnega kotla. Plameni jeziki tesno pokrivajo snope cevi, v katerih voda vre. Nastaja vodna para. Po ceveh - parnih vodih - se para usmeri v turbino in skozi šobe zadene lopatice rotorja turbine. Ko je rotorju dala energijo, gre odpadna para v kondenzator, se ohladi in pretvori v vodo. Črpalke ga dovajajo nazaj v kotel. In energija se še naprej premika iz rotorja turbine v rotor generatorja. V generatorju se zgodi njegova končna transformacija: postane elektrika. Tu se energetska veriga IES konča.

Za razliko od hidroelektrarn je mogoče termoelektrarne zgraditi kjer koli in s tem približati vire proizvodnje električne energije potrošniku ter termoelektrarne enakomerno razporediti po ozemlju gospodarskih regij države. Prednost TE je, da delujejo na skoraj vseh vrstah fosilnih goriv - premogu, skrilavcu, tekočem gorivu, zemeljskem plinu.

Največje kondenzacijske TE so Reftinskaya (regija Sverdlovsk), Zaporozhye (Ukrajina), Kostroma, Uglegorsk (regija Donetsk, Ukrajina). Zmogljivost vsakega od njih presega 3000 MW.

Naša država je pionir pri gradnji termoelektrarn, katerih energijo zagotavlja jedrski reaktor (gl.

Termoelektrarne ljudem zagotavljajo skoraj vso energijo, ki jo potrebujejo na planetu. Ljudje so se naučili prejemati elektriko na druge načine, vendar še vedno ne sprejemajo drugih možnosti. Čeprav jim ni donosno uporabljati goriva, tega ne zavračajo.

V čem je skrivnost termoelektrarn?

Termoelektrarne ni naključje, da ostajajo nenadomestljivi. Njihova turbina ustvarja energijo na najpreprostejši način z zgorevanjem. Zaradi tega je mogoče zmanjšati stroške gradnje, ki veljajo za popolnoma upravičene. Takšni predmeti so v vseh državah sveta, zato se ne smete čuditi njihovi razširjenosti.

Načelo delovanja termoelektrarn zgrajena na izgorevanju ogromnih količin goriva. Posledično se pojavi elektrika, ki se najprej nabere in nato razdeli v določena območja. Sheme termoelektrarn ostajajo skoraj konstantne.

Kakšno gorivo uporablja postaja?

Vsaka postaja uporablja ločeno gorivo. Posebej je odpremljeno, da delovni tok ne moti. Ta trenutek ostaja eden izmed problematičnih, saj se pojavljajo stroški prevoza. Katere vrste opreme uporablja?

• Premog;
• Oljni skrilavci;
• Šota;
• Kurilno olje;
• Zemeljski plin.

Toplotni krogi termoelektrarn temeljijo na določeni vrsti goriva. Poleg tega so v njih izvedene manjše spremembe, ki zagotavljajo največjo učinkovitost. Če tega ne storite, bo glavna poraba prevelika, zato nastali električni tok ne bo upravičil.

Vrste termoelektrarn

Pomembno vprašanje so vrste termoelektrarn. Odgovor nanj vam bo povedal, kako se pojavi potrebna energija. Danes se postopoma dogajajo resne spremembe, kjer bodo glavni vir alternativne vrste, vendar zaenkrat njihova uporaba ostaja neprimerna.

1. Kondenzacija (IES);
2. Kombinirana toplotna in elektrarna (SPTE);
3. Državne okrožne elektrarne (GRES).

Elektrarna TE bo zahtevala podroben opis. Stališča so različna, zato bo le premislek razložil, zakaj se izvaja gradnja tega obsega.

Kondenzacija (IES)

Vrste termoelektrarn se začnejo s kondenzacijskimi. Takšne SPTE se uporabljajo izključno za proizvodnjo električne energije. Najpogosteje se nabira, ne da bi se takoj razširila. Metoda kondenzacije zagotavlja največjo učinkovitost, zato se takšna načela štejejo za optimalna. Danes se v vseh državah razlikujejo ločeni obsežni predmeti, ki zagotavljajo velike regije.

Postopoma se pojavljajo jedrske naprave, ki bodo nadomestile tradicionalno gorivo. Samo zamenjava ostaja drag in dolgotrajen proces, saj se delovanje fosilnih goriv razlikuje od drugih metod. Poleg tega je zaustavitev katere koli postaje nemogoča, saj v takih razmerah cele regije ostanejo brez dragocene električne energije.

Kombinirana toplotna in elektrarna (SPTE)

SPTE naprave se uporabljajo za več namenov hkrati. Uporabljajo se predvsem za pridobivanje dragocene električne energije, gorenje goriva pa ostaja uporabno tudi za pridobivanje toplote. Posledično se elektrarne za soproizvodnjo še naprej uporabljajo v praksi.

Pomembna značilnost je, da so te vrste termoelektrarn boljše od drugih z relativno majhno zmogljivostjo. Zagotavljajo ločena območja, zato dobave v razsutem stanju niso potrebne. Praksa kaže, kako donosna je takšna rešitev zaradi polaganja dodatnih daljnovodov. Načelo delovanja sodobne termoelektrarne je nepotrebno le zaradi okolja.

Državne okrožne elektrarne

Splošni podatki o sodobnih termoelektrarnah ne označujte državne okrožne elektrarne. Postopoma ostajajo v ozadju in izgubljajo pomembnost. Čeprav daljinske elektrarne v državni lasti ostajajo uporabne v smislu proizvodnje energije.

Različne vrste termoelektrarn podpirajo velike regije, vendar njihove zmogljivosti še vedno niso zadostne. V času Sovjetske zveze so se izvajali obsežni projekti, ki so zdaj zaprti. Razlog je bila neprimerna uporaba goriva. Čeprav je njihova zamenjava še vedno problematična, so prednosti in slabosti sodobnih termoelektrarn predvsem opazne pri velikih količinah energije.

Katere elektrarne so toplotne? Njihovo načelo temelji na zgorevanju goriva. Še vedno so nepogrešljivi, čeprav se izračuni enakovredne zamenjave aktivno izvajajo. Termoelektrarne svoje prednosti in slabosti še naprej dokazujejo v praksi. Zaradi tega njihovo delo ostaja potrebno.

Električna energija se proizvaja v elektrarnah z uporabo energije, skrite v različnih naravnih virih. Kot lahko vidite iz tabele. 1.2 to se pojavlja predvsem v termoelektrarnah (TE) in jedrskih elektrarnah (NEK), ki delujejo po toplotnem ciklu.

Vrste termoelektrarn

Glede na vrsto proizvedene in dobavljene energije so termoelektrarne razdeljene na dve glavni vrsti: kondenzacijske (IES), namenjene samo za proizvodnjo električne energije, in ogrevalne, ali kombinirane toplotne in elektrarne (SPTE). Kondenzacijske elektrarne, ki delujejo na fosilna goriva, so zgrajene v bližini krajev pridobivanja, kombinirane toplotne in elektrarne pa v bližini porabnikov toplote - industrijskih podjetij in stanovanjskih območij. Termoelektrarne delujejo tudi na fosilna goriva, vendar za razliko od IES proizvajajo električno in toplotno energijo v obliki tople vode in pare za proizvodnjo in ogrevanje. Glavne vrste goriv teh elektrarn so: trdno - premog, antracit, pol -antracit, rjavi premog, šota, skrilavec; tekoče - kurilno olje in plinasto - naravno, koksarna, plavž itd. plin.

Tabela 1.2. Svetovna proizvodnja energije

Kazalo			2010 (napoved)
Delež celotne proizvodnje v elektrarnah,% NEK TE na plin TE na kurilno olje
Proizvodnja električne energije po regijah,% Zahodna Evropa Vzhodna Evropa Azija in Avstralija Amerika Bližnji vzhod in Afrika
Vgrajene zmogljivosti elektrarn na svetu (skupaj), GW Vključno,% NEK TE na plin TE na kurilno olje TE na premog in druge vrste goriva HE in elektrarne, ki uporabljajo druga obnovljiva goriva
Proizvodnja električne energije (skupaj), milijard kWh

Jedrske elektrarne, pretežno kondenzacijske, uporabljajo energijo jedrskega goriva.

Glede na vrsto toplotne elektrarne za pogon električnega generatorja se elektrarne delijo na parno turbino (STU), plinsko turbino (GTU), kombinirani cikel (CCGT) in elektrarne z motorji z notranjim zgorevanjem (DPP).

Odvisno od trajanja dela TE med letom glede na pokritost urnikov energetskih obremenitev, za katere je značilno število ur izrabe nameščene zmogljivosti τ na postaji, je običajno razvrščanje elektrarn na: osnovne (τ na postaji> 6000 h / leto); pol vrha (τ pri st = 2000 - 5000 h / leto); vrh (τ pri st< 2000 ч/год).

Osnovne elektrarne so tiste, ki večino leta nosijo največjo možno konstantno obremenitev. V svetovni energetski industriji se jedrske elektrarne, visoko ekonomični IES in termoelektrarne uporabljajo kot osnovne pri obratovanju po toplotnem načrtu. Največje obremenitve pokrivajo hidroelektrarne, črpalne skladiščne elektrarne, plinskoturbinske naprave, ki imajo manevriranje in mobilnost, t.j. hiter začetek in ustavitev. Vršne elektrarne se vklopijo v urah, ko je potrebno pokriti največji del dnevnega urnika električnih obremenitev. Pol-vršne elektrarne z zmanjšanjem skupne električne obremenitve se prenesejo na zmanjšano zmogljivost ali dajo v rezervo.

Po tehnološki zgradbi se termoelektrarne delijo na modularne in nemodularne. Pri blok diagramu glavna in pomožna oprema enote parne turbine nimata tehnoloških povezav z opremo drugega bloka elektrarne. Pri elektrarnah na fosilna goriva se v vsako turbino dovaja para iz enega ali dveh priključenih kotlov. V primeru neblokirne sheme TE para iz vseh kotlov prehaja v skupno glavno linijo in se od tam porazdeli po posameznih turbinah.

Pri kondenzacijskih elektrarnah, ki so del velikih elektroenergetskih sistemov, se uporabljajo samo blokovski sistemi s ponovnim segrevanjem pare. Neblokirni, parni in vodni zamreženi krogi se uporabljajo brez ponovnega segrevanja.

Načelo delovanja in glavne energetske značilnosti termoelektrarn

Električna energija v elektrarnah se proizvaja z uporabo energije, skrite v različnih naravnih virih (premog, plin, nafta, kurilno olje, uran itd.), Po dokaj preprostem principu, ki izvaja tehnologijo pretvorbe energije. Splošna shema TE (glej sliko 1.1) odraža zaporedje takšne transformacije nekaterih vrst energije v druge in uporabo delovne tekočine (vode, pare) v ciklu termoelektrarne. Gorivo (v tem primeru premog) sežge v kotlu, segreje vodo in jo spremeni v paro. Para se dovaja v turbine, ki pretvarjajo toplotno energijo pare v mehansko energijo in poganjajo generatorje, ki proizvajajo elektriko (glej poglavje 4.1).

Sodobna termoelektrarna je kompleksno podjetje, ki vključuje veliko različnih naprav. Sestava opreme elektrarne je odvisna od izbrane toplotne sheme, vrste uporabljenega goriva in tipa vodovodnega sistema.

Glavna oprema elektrarne vključuje: kotlovske in turbinske enote z električnim generatorjem in kondenzatorjem. Te enote so standardizirane glede na moč, parametre pare, produktivnost, napetost in tok itd. Vrsta in količina glavne opreme termoelektrarne ustrezata dani moči in predvidenemu načinu njenega delovanja. Obstaja tudi pomožna oprema za oskrbo odjemalcev s toploto in uporabo turbinske pare za ogrevanje dovodne vode kotla in oskrbo lastnih potreb elektrarne. Vključuje opremo za sisteme za oskrbo z gorivom, enoto za odzračevanje in dovajanje, kondenzacijsko enoto, kogeneracijsko enoto (za SPTE), industrijske sisteme za oskrbo z vodo, oskrbo z oljem, regenerativno ogrevanje napajalne vode, kemično čiščenje vode, distribucijo in prenos električne energije ( glej oddelek 4).

Regenerativno ogrevanje napajalne vode se uporablja v vseh parnih turbinskih napravah, kar znatno poveča toplotno in splošno učinkovitost elektrarne, saj v shemah z regenerativnim ogrevanjem parni tokovi, odstranjeni iz turbine v regenerativne grelnike, opravljajo delo brez izgub v hladnem viru (kondenzator). V tem primeru se za enako električno moč turbinskega generatorja zmanjša poraba pare v kondenzatorju in kot rezultat izkoristka. namestitev raste.

Vrsta uporabljenega parnega kotla (glej poglavje 2) je odvisna od vrste goriva, ki se uporablja v elektrarni. Za najpogostejša goriva (fosilna premoga, plin, kurilno olje, freztorf) se uporabljajo kotli z U-, T-obliko in stolpno postavitvijo ter zgorevalna komora za določeno vrsto goriva. Za goriva z nizko talilnim pepelom se uporabljajo kotli s tekočim pepelom. Hkrati se doseže visoko (do 90%) zbiranje pepela v peči in zmanjša abrazivna obraba grelnih površin. Iz istih razlogov se za gorivo z visoko vsebnostjo pepela, kot so skrilavci in odpadki pri pripravi premoga, uporabljajo parni kotli s štirimi prehodi. V termoelektrarnah se praviloma uporabljajo kotli z bobnom ali z direktnim tokom.

Turbine in generatorji so usklajeni na lestvici moči. Vsaka turbina ustreza določeni vrsti generatorja. Za blokovske termične kondenzacijske elektrarne moč turbin ustreza moči blokov, število blokov pa je določeno z dano močjo elektrarne. Sodobne enote uporabljajo kondenzacijske turbine z zmogljivostjo 150, 200, 300, 500, 800 in 1200 MW s ponovnim segrevanjem pare.

Uporabljajo se turbine (glej pododdelek 4.2) s povratnim tlakom (tip P), s odvajanjem kondenzacijske in proizvodne pare (tip P), s kondenzacijo in enim ali dvema ogrevalnima odvodoma (tip T), pa tudi s kondenzacijskimi, industrijskimi in ogrevalnimi odsesavanji pri SPTE, para (tip PT). Turbine tipa PT imajo lahko tudi eno ali dve odvodnji ogrevanja. Izbira tipa turbine je odvisna od velikosti in razmerja toplotnih obremenitev. Če prevladuje ogrevalna obremenitev, se lahko poleg PT turbin vgradijo turbine tipa T z odvodnjavanjem ogrevanja, če pa prevladuje industrijska obremenitev, se lahko vgradijo turbine tipov PR in R z industrijskim odsesavanjem in povratnim tlakom.

Trenutno so na SPTE najbolj razširjene naprave z električno močjo 100 in 50 MW, ki delujejo pri začetnih parametrih 12,7 MPa, 540–560 ° C. Za termoelektrarne v velikih mestih so nastale naprave z električno močjo 175-185 MW in 250 MW (s turbino T-250-240). Enote s turbinami T-250-240 so modularne in delujejo pri nadkritičnih začetnih parametrih (23,5 MPa, 540/540 ° C).

Značilnost delovanja elektrarn v omrežju je, da mora celotna količina proizvedene električne energije v vsakem trenutku v celoti ustrezati porabljeni energiji. Večina elektrarn deluje vzporedno v medsebojno povezanem elektroenergetskem sistemu, ki pokriva celotno električno obremenitev sistema, v SPTE pa hkrati tudi toplotno obremenitev njihovega območja. Obstajajo elektrarne lokalnega pomena, ki so namenjene oskrbi območja in niso povezane s splošnim elektroenergetskim sistemom.

Imenuje se grafični prikaz odvisnosti porabe energije od časa graf električne obremenitve... Dnevni grafikoni električne obremenitve (slika 1.5) se razlikujejo glede na letni čas, dan v tednu in so običajno označeni z najmanjšo obremenitvijo ponoči in največjo obremenitvijo v času največje obremenitve (največji del grafa). Poleg dnevnih grafikonov so velikega pomena letni grafikoni električne obremenitve (slika 1.6), ki so zgrajeni po dnevnih kartah.

Razporedi električnih obremenitev se uporabljajo pri načrtovanju električnih obremenitev elektrarn in sistemov, porazdelitvi obremenitev med posameznimi elektrarnami in enotami, pri izračunu izbire sestave delovne in pripravljene opreme, določanju zahtevane nameščene zmogljivosti in zahtevane rezerve, številu in zmogljivost enote enot, pri razvoju načrtov za popravilo opreme in določanje rezerve vzdrževanja itd.

Pri delovanju pri polni obremenitvi oprema elektrarne razvije nazivno oz najdaljši moč (zmogljivost), ki je glavna potna značilnost enote. Pri tej največji moči (produktivnosti) mora enota dolgo delovati pri nazivnih vrednostih glavnih parametrov. Ena glavnih značilnosti elektrarne je njena nameščena moč, ki je opredeljena kot vsota nazivnih zmogljivosti vseh električnih generatorjev in ogrevalne opreme, upoštevajoč rezervo.

Za delo elektrarne je značilno tudi število ur uporabe nameščene zmogljivosti, kar je odvisno od načina delovanja elektrarne. Za elektrarne, ki nosijo osnovno obremenitev, je število ur izrabe nameščene zmogljivosti 6000–7500 h / leto, za tiste, ki delujejo v načinu pokrivanja največjih obremenitev, pa manj kot 2000–3000 h / leto.

Obremenitev, pri kateri enota deluje z največjo učinkovitostjo, se imenuje ekonomska obremenitev. Nazivna neprekinjena obremenitev je lahko enaka ekonomski. Včasih je mogoče za kratek čas uporabljati opremo z obremenitvijo, ki je 10–20% višja od nazivne obremenitve z nižjim izkoristkom. Če oprema elektrarne deluje stabilno z načrtovano obremenitvijo pri nominalnih vrednostih glavnih parametrov ali ko se spreminjajo v dovoljenih mejah, potem se ta način imenuje stacionaren.

Kličejo se načini delovanja z dinamičnimi obremenitvami, ki pa se razlikujejo od izračunanih ali z nestabilnimi obremenitvami nestacionarno ali spremenljive načine. V spremenljivih načinih nekateri parametri ostanejo nespremenjeni in imajo nominalne vrednosti, drugi pa se spreminjajo v določenih dovoljenih mejah. Tako lahko pri delni obremenitvi enote ostaneta tlak in temperatura pare pred turbino nominalni, medtem ko se vakuum v kondenzatorju in parametri pare v odsesavanjih spreminjajo sorazmerno z obremenitvijo. Nestacionarni načini so možni tudi, če se spremenijo vsi osnovni parametri. Takšni načini potekajo na primer pri zagonu in ustavitvi opreme, odlaganju in prenapetosti tovora na turbinskem generatorju, pri delovanju po drsnih parametrih in se imenujejo nestacionarni.

Toplotna obremenitev elektrarne se uporablja za tehnološke procese in industrijske inštalacije, za ogrevanje in prezračevanje industrijskih, stanovanjskih in javnih zgradb, klimatizacijo in gospodinjske potrebe. Za proizvodne namene je običajno potrebna para s tlakom od 0,15 do 1,6 MPa. Da pa bi zmanjšali izgube med prevozom in se izognili potrebi po neprekinjenem odvajanju vode iz komunalnih služb, se iz elektrarne sprošča para, ki je nekoliko pregreta. Za ogrevanje, prezračevanje in gospodinjske potrebe naprava SPTE običajno dobavlja toplo vodo s temperaturo od 70 do 180 ° C.

Toplotna obremenitev, določena s porabo toplote za proizvodne procese in gospodinjske potrebe (oskrba s toplo vodo), je odvisna od temperature zunanjega zraka. V razmerah Ukrajine poleti je ta obremenitev (pa tudi električna) manjša kot pozimi. Industrijske in gospodinjske toplotne obremenitve se spreminjajo podnevi, poleg tega se povprečne dnevne toplotne obremenitve elektrarne, porabljene za gospodinjske potrebe, spreminjajo ob delavnikih in vikendih. Tipični grafi sprememb dnevnih toplotnih obremenitev industrijskih podjetij in oskrbe s toplo vodo stanovanjskega območja so prikazani na slikah 1.7 in 1.8.

Za učinkovitost delovanja TE so značilni različni tehnični in ekonomski kazalniki, od katerih nekateri ocenjujejo popolnost toplotnih procesov (izkoristek, toploto in porabo goriva), drugi pa pogoje, v katerih TE deluje. Na primer, na sl. 1.9 (a, b) prikazuje približne toplotne bilance SPTE in IES.

Kot je razvidno iz številk, kombinirana proizvodnja električne in toplotne energije znatno zmanjša toplotni izkoristek elektrarn zaradi zmanjšanja toplotnih izgub v turbinskih kondenzatorjih.

Najpomembnejša in popolna kazalnika obratovanja TE sta strošek električne energije in toplote.

Termoelektrarne imajo v primerjavi z drugimi vrstami elektrarn prednosti in slabosti. Navedemo lahko naslednje prednosti TPP:

• razmeroma svobodna teritorialna porazdelitev, povezana s široko distribucijo virov goriva;
• sposobnost (za razliko od hidroelektrarn), da proizvajajo energijo brez sezonskih nihanj v moči;
• območje odtujitve in umika zemljišč iz gospodarstva za gradnjo in obratovanje termoelektrarn je praviloma veliko manjše, kot je potrebno za jedrske elektrarne in hidroelektrarne;
• Termoelektrarne se gradijo veliko hitreje kot hidroelektrarne ali jedrske elektrarne, njihovi stroški na enoto na enoto instalirane zmogljivosti pa so nižji od stroškov jedrskih elektrarn.
• Hkrati imajo elektrarne velike pomanjkljivosti:
• obratovanje TE običajno zahteva veliko več osebja kot za hidroelektrarno, kar je povezano z vzdrževanjem zelo velikega gorivnega cikla;
• Delovanje TE je odvisno od oskrbe z gorivnimi viri (premog, kurilno olje, plin, šota, oljni skrilavec);
• spremenljivost načinov delovanja termoelektrarn zmanjšuje učinkovitost, povečuje porabo goriva in vodi do večje obrabe opreme;
• za obstoječe termoelektrarne je značilen sorazmerno nizek izkoristek. (večinoma do 40%);
• TE imajo neposreden in škodljiv vpliv na okolje in niso ekološko »čisti« viri električne energije.
• Največjo škodo ekologiji okoliških regij povzročajo elektrarne, ki delujejo na premog, zlasti premog z visoko vsebnostjo pepela. Med TE so najbolj "čiste" tiste, ki v svojem tehnološkem procesu uporabljajo zemeljski plin.

Po mnenju strokovnjakov TPP po vsem svetu v ozračje letno oddajo približno 200-250 milijonov ton pepela, več kot 60 milijonov ton žveplovega dioksida, veliko količino dušikovih oksidov in ogljikovega dioksida (kar povzroča tako imenovani učinek tople grede in vodi dolgoročne globalne podnebne spremembe), ki absorbirajo velike količine kisika. Poleg tega je bilo doslej ugotovljeno, da je presežek sevalnega ozadja okoli termoelektrarn, ki delujejo na premog, v svetu v povprečju 100 -krat večje kot v bližini jedrskih elektrarn enake zmogljivosti (premog skoraj vedno vsebuje uran, torij in radioaktivni izotop ogljika kot nečistoče v sledovih). Kljub temu dobro razvite tehnologije gradnje, opremljanja in obratovanja termoelektrarn ter nižji stroški njihove gradnje vodijo k dejstvu, da TE predstavljajo večino svetovne proizvodnje električne energije. Zato se veliko pozornosti posveča izboljšanju tehnologij termoelektrarn in zmanjšanju njihovega negativnega vpliva na okolje (glej oddelek 6).