Termoelektrarne so naprava, katere specializacija temelji na proizvodnji električne energije. Električna energija se proizvaja s pretvorbo in predelavo toplotne energije. toplota nastane med zgorevanjem vira goriva, ki je lahko različna fosilna goriva. Sposobnost pretvorbe energije naravnih virov v električno energijo naredi termoelektrarne sestavni del življenja vsakega sodobnega človeka.
Termoelektrarne nizke moči se pogosto uporabljajo na različnih področjih. Na primer, lahko ogrevajo in oskrbujejo z električno energijo šole in bazene, ambulante in športne objekte. 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 in njihovo delo je popolnoma avtomatizirano. Deluje lahko tudi TPP na katero koli vrsto goriva, kar vam omogoča uporabo v kakršnih koli pogojih.
Najpomembnejša prednost pri delu te tehnike je, da vam omogoča, da niste odvisni od dviga cen toplote in električnih nosilcev ter imajo svojo samostojno mini termoelektrarno. To je priložnost za skoraj 100-odstotni prihranek sredstev, namenjenih za to.
Možnosti opreme so praktično neskončne, saj lahko dejansko zagotovi vsako sobo v kategoriji nič slabše od centraliziranih omrežij in bo stala veliko manj. Začetni stroški se bodo hitro povrnili, stroški pa bodo minimalni le za gorivo za SPTE. Poleg tega se lahko spreminja glede na pogoje delovanja in izbere cenejšo možnost.
Prednosti TPP
- Relativno nizek kazalnik cene toplotnega vira, ki se uporablja med obratovanjem TE v primerjavi s cenovnimi kategorijami podobnega vira, ki se uporablja v jedrskih elektrarnah.
- Izgradnja termoelektrarne, pa tudi speljevanje objekta v stanje aktivnega delovanja, bo pritegnila manj sredstev.
- TPP se lahko geografsko nahaja na kateri koli geografski točki. Organizacija dela te vrste postaje ne zahteva vezave lokacije postajne namestitve v neposredni bližini določenih naravnih virov. Gorivo lahko na postajo dostavimo od koder koli po svetu s cestnim ali železniškim prevozom.
- Relativno majhen obseg termoelektrarn omogoča njihovo namestitev v razmerah držav, kjer je zemljišče zaradi majhnega ozemlja dragocen vir, poleg tega pa je odstotek zemljišča, ki je padel v območje izključitve in se umaknil iz potreb kmetijstva. se znatno zmanjša.
- Stroški goriva, ki ga proizvede TE, bodo v primerjavi s podobnim dizelskim gorivom cenejši.
- Proizvedena energija ni odvisna od sezonskih nihanj moči, kar je značilno za hidroelektrarne.
- Za vzdrževanje in delovanje TE je značilna preprostost.
- Tehnološki proces gradnje TE je obvladan v velikem obsegu, kar omogoča njihovo hitro gradnjo, hkrati pa znatno prihrani čas.
- Ob koncu življenjske dobe TPP jih je precej enostavno odstraniti. Infrastrukturna delitev TE je trajnejša od glavne opreme, ki jo predstavljajo kotli in turbine. Sistemi za oskrbo z vodo in toploto so sposobni ohraniti kakovostne in tehnološke lastnosti še dolgo časa po izteku življenjske dobe, lahko pa še naprej delujejo po zamenjavi turbin in kotlov.
- Med delom 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 naredi TE varčne sisteme.
Slabosti TPP
- Kršitev ekološkega ravnovesja in onesnaženost zraka v procesu emisije dima in saj vanj, žveplove in dušikove spojine v velikih količinah. Dejavnost TE je sposobna izzvati pojav "učinka tople grede" in prehod kislega dežja. Poleg tega proizvodnja in prenos električne energije povzročata elektromagnetno onesnaževanje okolja.
- V zvezi s pridobivanjem velike količine premoga za obratovanje in obratovanje TE se pojavljajo potrebe po rudnikih, pri katerih je nastajanje naravnega reliefa moteno.
- Kršitev toplotnega ravnovesja vodnih teles, ki se pojavi v procesu odvajanja hladilne vode iz TE, kar vodi do zvišanja temperaturnih kazalcev.
- Skupaj s plini, ki onesnažujejo ozračje, TE sprošča nekatere snovi, ki spadajo v skupino radioaktivnih snovi, katerih vsebnost je v gorivu bolj ali manj sledljiva.
- Med obratovanjem TE se uporabljajo tisti naravni viri, katerih naravna obnova je nemogoča, zato se količina teh virov postopoma zmanjšuje.
- Prisotnost relativno nizke učinkovitosti.
- TE se težko soočajo s potrebo po sodelovanju pri pokrivanju variabilnega dela dnevnega urnika električne obremenitve.
- Sposobnost termoelektrarn, da delujejo na uvoženo gorivo, vsebuje problem, povezan z natančno organizacijo procesa oskrbe z gorivnimi viri.
- Delovanje TE pomeni višje stroške vzdrževanja v primerjavi s hidroelektrarnami.
V katerih primerih je izbrana ta oprema?
Ko so stroški prenosa ali proizvodnje električne energije visoki in jim proračun organizacije ali posameznika ni kos. Če centralizirani sistemi za oskrbo s toploto in električno energijo ne morejo obvladati dodatno postavljenih ali naročenih površin.
Ko količina električne energije preprosto ni dovolj za nemoteno delovanje sodobne opreme in naprav. Ali pa je slabe kakovosti. Prav tako ne smemo pozabiti na okoljsko komponento opreme, ki omogoča oddajanje škodljivih snovi v ozračje.
Vsestranskost in ekonomičnost
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 nastavitev, med katerimi se razlikujejo:
- Parne turbine.
- Plinske turbine.
- Plinski batni generatorji.
Izbira TE je odvisna od zahtevane moči za odjemalca. Najbolj priljubljeni so plinski bati, vendar je njihova moč le 80 mW.
Absolutne prednosti v krizi
Na splošno plusov je veliko več kot minusov, za nekatera podjetja in ustanove pa je nakup mini termoelektrarn odličen izhod, še posebej, če mesto raste in ni možnosti za polaganje toplotnih in električnih omrežij. Ali pa so tako obremenjeni, da v vsakem primeru oskrba s toploto ali svetlobo ne bo dovolj. Lahko je tudi odlična rešitev na primestnem območju, kjer sploh ni centralizirane oskrbe s toploto in električno energijo, vendar se stanovanja kljub temu gradijo. Zmogljivosti takšnih inštalacij bodo še posebej cenili delavci, ki popravljajo avtoceste in ceste, vrtalni stroji, 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 garnizone, ki služijo daleč od mest, s popolnim zagotavljanjem udobnih pogojev. Z eno besedo, ta oprema lahko postane nepogrešljiva na območjih, kjer je še posebej cenjena možnost polne toplote, elektrike in celo hladnega zraka za klimatske naprave. Majhno opremo je mogoče enostavno prevažati s posebnimi vozili in jo po potrebi uporabljati.
Te TE bodo koristile tudi podjetnikom, ki zasedajo prostore v garažah, skladiščih in niso priključeni na centralno ogrevanje, ampak uporabljajo svetlobo po visokih mestnih cenah. To bo pomagalo znatno prihraniti pri materialnih stroških med delovanjem in omogočilo, da ne boste odvisni od monopolistov toplote in svetlobe.
Idealne zmogljivosti mini različice TE lahko tekmujejo le z velikimi vzorci TE ali hidroelektrarn, a mobilnost in avtomatizacija majhne opreme v vsakem primeru odtehta.
sklepi
Zaradi dejstva, da je problem energetike aktualen za naš čas, se porajajo vprašanja o organizaciji oskrbe prebivalstva z električno energijo, pri čemer se izogibamo znatnim finančnim in časovnim stroškom ob ohranjanju ugodnih okoljskih razmer. Ena od možnosti za rešitev tega problema je gradnja in obratovanje termoelektrarn.
Energije, skrite v fosilnih gorivih – premogu, nafti ali zemeljskem plinu – 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 generira, torej generira električni tok.
Shema delovanja kondenzacijske elektrarne.
TE Slavyanskaya. Ukrajina, regija Donetsk.
Celoten ta kompleksen, večstopenjski proces lahko opazujemo v termoelektrarni (TE), opremljeni z močnimi stroji, ki pretvarjajo latentno energijo v fosilnih gorivih (oljni skrilavec, premog, nafta in njeni predelani proizvodi, zemeljski plin) v električno energijo. Glavni deli TE so kotlovnica, parna turbina in električni generator.
Kotlovnica- komplet naprav za proizvodnjo vodne pare pod tlakom. Sestavljen je iz peči, v kateri se kurijo fosilno 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, se imenuje grelna površina.
Obstajajo 3 vrste kotlov: dimni, vodni in direktni. V notranjosti dimnih kotlov je vrsta cevi, skozi katere produkti zgorevanja prehajajo v dimnik. Številne ognjevarne cevi imajo ogromno ogrevalno površino, zaradi česar dobro izkoristijo energijo goriva. Voda v teh kotlih je med dimnimi cevmi.
Pri vodnih cevnih kotlih je ravno nasprotno: voda teče skozi cevi, vroči plini pa prehajajo med cevmi. Glavni deli kotla so kurišče, vrelne cevi, parni kotel in pregrelnik. Proces uparjanja poteka v vrelih ceveh. V njih ustvarjena para vstopi v parni kotel, kjer se zbira v njegovem zgornjem delu, nad vrelo vodo. Iz parnega kotla para prehaja v pregrelnik in se tam dodatno segreva. Gorivo se v ta kotel vrže skozi vrata, zrak, potreben za zgorevanje goriva, pa se dovaja skozi druga vrata v pepelnik. Vroči plini se dvignejo navzgor in se upognejo okoli predelnih sten preidejo po poti, ki je prikazana na diagramu (glej sliko).
V pretočnih kotlih se voda segreva v dolgih tuljavnih ceveh. Voda se črpa v te cevi. Ko prehaja skozi tuljavo, popolnoma izhlapi, ustvarjena para pa se pregreje na zahtevano temperaturo in nato zapusti tuljave.
Kotlovski sistemi, ki delujejo s ponovnim segrevanjem pare, so del instalacije, ki se imenuje napajalna enota"Kotel - turbina".
V prihodnosti bodo na primer za uporabo premoga iz Kansko-Ačinske kotline zgrajene velike termoelektrarne z močjo do 6400 MW z 800 MW agregati, 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 širi, 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, temveč tudi toploto v obliki tople vode in pare. Para, ki zapušča parno turbino, še vedno vsebuje veliko toplotne energije. V SPTE se ta toplota izrablja na dva načina: ali para po turbini pošlje porabniku in se ne vrne nazaj v postajo, ali pa prenese toploto v toplotnem izmenjevalniku vodi, ki se pošlje porabniku, in para se vrne nazaj v sistem. Zato ima SPTE visoko učinkovitost, ki doseže 50-60%.
Obstajajo termoelektrarne ogrevalnega in industrijskega tipa. Ogrevalne SPTE ogrevajo stanovanjske in javne zgradbe in 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. Posledično se v bližini velikih mest gradijo termoelektrarne.
Ogromno toplotne energije je usmerjeno v daljinsko ogrevanje oziroma centralno ogrevanje naših stanovanj, šol, institucij. Pred oktobrsko revolucijo v hišah ni bilo centraliziranega ogrevanja. Hiše so ogrevali s pečmi, v katerih je zgorelo 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 osemdesetih letih. presegla 50 milijonov kW.
Toda večina električne energije, ki jo proizvedejo termoelektrarne, pade na kondenzacijske elektrarne (CES). Pri nas jih pogosto imenujemo državne regionalne elektrarne (GRES). Za razliko od SPTE, kjer se toplota pare, porabljene v turbini, uporablja za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih objektov, se na IES paro, porabljeno v motorjih (parni stroji, turbine), s kondenzatorji pretvori v vodo (kondenzat), ki se pošlje nazaj v kotle za ponovno uporabo. IES se gradijo neposredno na virih oskrbe z vodo: ob jezeru, reki, morju. Toplota, odvzeta iz elektrarne za hladilno vodo, je nepovratno izgubljena. Učinkovitost IES ne presega 35–42%.
Vagoni z drobno zdrobljenim premogom se dan in noč pripeljejo na visoki nadvoz po strogem urniku. Poseben razkladalnik prevrne vagone in gorivo se zlije v bunker. Mlini ga temeljito zmeljejo v kurilni prah in skupaj z zrakom odleti v peč parnega kotla. Plamenski jeziki tesno pokrivajo snope cevi, v katerih voda vre. Nastane vodna para. Skozi cevi - parovodi - se para usmerja v turbino in skozi šobe zadene na lopatice rotorja turbine. Po dajanju energije rotorju odpadna para gre v kondenzator, se ohladi in spremeni v vodo. Črpalke ga vračajo v kotel. In energija se še naprej premika od rotorja turbine do rotorja generatorja. V generatorju se zgodi njegova končna transformacija: postane elektrika. Tu se konča energetska veriga IES.
Termoelektrarne je za razliko od hidroelektrarn mogoče zgraditi kjerkoli in s tem približati vire proizvodnje električne energije potrošniku in enakomerno razporediti termoelektrarne po ozemlju gospodarskih regij države. Prednost TE je v tem, da delujejo na skoraj vse vrste fosilnih goriv – premog, skrilavec, tekoče gorivo, zemeljski plin.
Največje kondenzacijske TE so Reftinskaya (regija Sverdlovsk), Zaporožje (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.
Toplarne (TE). Imenovanje. Vrste
TPP, ki proizvaja električno energijo kot rezultat pretvorbe toplotne energije, ki se sprosti pri zgorevanju fosilnega goriva. Med TE prevladujejo termoparne turbinske elektrarne (TE), kjer se toplotna energija uporablja v parnem generatorju za proizvodnjo visokotlačne vodne pare, ki poganja rotor parne turbine, ki je povezana z rotorjem električnega generatorja (običajno sinhronega generatorja). . Kot gorivo v takih TE se uporabljajo premog (predvsem), kurilno olje, zemeljski plin, lignit, šota, skrilavec.
TE, ki imajo kondenzacijske turbine kot pogon za električne generatorje in ne uporabljajo toplote izpušne pare za oskrbo s toplotno energijo zunanjim porabnikom, imenujemo kondenzacijske elektrarne. TE proizvaja približno električno energijo, proizvedeno v TE. termoelektrarne, opremljene s kogeneracijskimi turbinami in prenašajo odpadno toploto industrijskim ali komunalnim odjemalcem, imenovane kombinirane toplotne in elektrarne (SPTE); proizvajajo približno električno energijo, proizvedeno v termoelektrarnah.
TE, ki jih poganja električni generator iz plinske turbine, imenujemo plinskoturbinske elektrarne (GTES). V zgorevalni komori GTPP se zgoreva plin ali tekoče gorivo; produkti zgorevanja s temperaturo 750-900 C vstopijo v plinsko turbino, ki vrti električni generator. Učinkovitost takšnih TE je običajno 26-28 %, zmogljivost je do nekaj sto MW. GTPP se običajno uporabljajo za pokrivanje konic električne obremenitve.
TE s parno in plinsko turbinsko enoto, sestavljeno iz parne turbine in plinskoturbinske enote, imenujemo elektrarna s kombiniranim ciklom (PGPP). katerega učinkovitost lahko doseže 42 - 43%. GTE in PGPP lahko dobavljata toploto tudi zunanjim odjemalcem, torej delujeta kot SPTE.
Termoelektrarne uporabljajo zelo razširjene vire goriva, so relativno prosto locirane in lahko proizvajajo električno energijo brez sezonskih nihanj. Njihova gradnja se izvede hitro in je povezana z manj delovnimi in materialnimi sredstvi. Toda TPP imajo pomembne pomanjkljivosti. Uporabljajo neobnovljive vire, imajo nizek izkoristek (30-35 %) in izjemno negativno vplivajo na stanje v okolju. TE tega sveta letno izpustijo v ozračje 200-250 milijonov ton pepela in približno 60 milijonov ton žveplovega anhidrida ter absorbirajo tudi ogromno kisika. Ugotovljeno je bilo, da premog v mikro dozah 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 bistveno čistejše od premoga, skrilavca in kurilnega olja, polaganje plinovodov (zlasti v severnih regijah) povzroča škodo naravi.
Med toplotnimi instalacijami imajo kondenzacijske elektrarne (KES) primarno vlogo. Gravitirajo tako k virom goriva kot potrošnikom, zato so zelo razširjeni.
Večji kot je IES, dlje lahko prenaša električno energijo, t.j. z večanjem moči se povečuje vpliv faktorja goriva in energije. Poudarek na gorivnih bazah se pojavi ob prisotnosti virov poceni in neprenosnega goriva (rjavi premog Kansko-Ačinske kotline) ali v primeru uporabe šote, skrilavca in kurilnega olja v elektrarnah (takšni IES so običajno povezane s centri za rafiniranje nafte).
SPTE (kombinirane toplotne in elektrarne) so naprave za kombinirano proizvodnjo električne energije in toplote. Njihova učinkovitost doseže 70 % v primerjavi z 30-35 % pri IES. SPTE so vezane na porabnike, ker polmer prenosa toplote (para, vroča voda) je 15-20 km. Največja zmogljivost SPTE je manjša od zmogljivosti IES.
V zadnjem času so se pojavile bistveno nove instalacije:
- plinske turbine (GT), v katerih se namesto pare uporabljajo plinske turbine, kar odpravlja problem oskrbe z vodo (v Krasnodar in Shaturskaya GRES);
- parna in plinska turbina (CCGT), kjer se odpadna toplota uporablja za ogrevanje vode in ustvarjanje nizkotlačne pare (na Nevinnomysskaya in Karmanovska GRES);
- magnetohidrodinamični generatorji (MHD generatorji), ki pretvarjajo toploto neposredno v električno energijo (v SPTE-21 Mosenergo in Ryazanskaya GRES).
V Rusiji so zmogljive (2 milijona kW in več) zgradili v osrednji regiji, na območju Volge, na Uralu in v vzhodni Sibiriji.
Na podlagi porečja Kansk-Achinsk nastaja močan gorivno-energetski kompleks (KATEK). Projekt predvideva izgradnjo osmih GRES z zmogljivostjo 6,4 milijona kW. Leta 1989 je bila zagnana prva enota Berezovske GRES-1 (0,8 milijona kW).