Scopul centralei termice constă în transformarea energiei chimice a combustibilului în energie electrică. Deoarece se dovedește a fi practic imposibil să se efectueze o astfel de transformare direct, este necesar să se transforme mai întâi energia chimică a combustibilului în căldură, care este produsă prin arderea combustibilului, apoi să se transforme căldura în energie mecanică și, în final, transforma aceasta din urma in energie electrica.
Figura de mai jos prezintă cea mai simplă diagramă a părții termice a unei centrale electrice, adesea numită centrală cu abur. Combustibilul este ars într-un cuptor. În același timp. Căldura rezultată este transferată în apa din cazanul de abur. Ca urmare, apa se încălzește și apoi se evaporă, formând așa-numitul abur saturat, adică abur la aceeași temperatură cu apa clocotită. Apoi, căldura este furnizată aburului saturat, rezultând formarea de abur supraîncălzit, adică abur care are o temperatură mai mare decât apa care se evaporă la aceeași presiune. Aburul supraîncălzit este obținut din abur saturat într-un supraîncălzitor, care în cele mai multe cazuri este o bobină de țevi de oțel. Aburul se deplasează în interiorul țevilor, în timp ce la exterior serpentina este spălată de gazele fierbinți.
Dacă presiunea din cazan ar fi egală cu presiunea atmosferică, atunci apa ar trebui să fie încălzită la o temperatură de 100 ° C; cu mai multă căldură ar începe să se evapore rapid. Aburul saturat rezultat ar avea și o temperatură de 100 ° C. La presiunea atmosferică, aburul va fi supraîncălzit dacă temperatura acestuia este peste 100 ° C. Dacă presiunea din cazan este mai mare decât cea atmosferică, atunci aburul saturat are o temperatură peste 100 ° C. Temperatura saturatei Cu cât presiunea este mai mare, cu atât vaporii sunt mai mari. În prezent, cazanele cu abur cu presiune apropiată de cea atmosferică nu sunt deloc folosite în sectorul energetic. Este mult mai profitabil să folosești cazane de abur concepute pentru o presiune mult mai mare, aproximativ 100 de atmosfere sau mai mult. Temperatura aburului saturat este de 310°C sau mai mult.
De la supraîncălzitor, vaporii de apă supraîncălziți sunt furnizați printr-o conductă de oțel către un motor termic, cel mai adesea -. În centralele electrice cu abur existente ale centralelor electrice, alte motoare nu sunt aproape niciodată utilizate. Vaporii de apă supraîncălziți care intră într-un motor termic conține o cantitate mare de energie termică eliberată ca urmare a arderii combustibilului. Sarcina unui motor termic este de a transforma energia termică a aburului în energie mecanică.
Presiunea și temperatura aburului la intrarea în turbina cu abur, denumită de obicei , sunt semnificativ mai mari decât presiunea și temperatura aburului la ieșirea turbinei. De obicei se numesc presiunea și temperatura aburului la ieșirea turbinei cu abur, egale cu presiunea și temperatura din condensator. În prezent, după cum sa menționat deja, industria energetică folosește abur cu parametri inițiali foarte mari, cu o presiune de până la 300 de atmosfere și o temperatură de până la 600 ° C. Parametrii finali, dimpotrivă, sunt aleși mici: o presiune de aproximativ 0,04 atmosfere, adică de 25 de ori mai puțin decât temperatura atmosferică, iar temperatura este de aproximativ 30 ° C, adică aproape de temperatura ambiantă. Când aburul se extinde într-o turbină, din cauza scăderii presiunii și temperaturii aburului, cantitatea de energie termică conținută în acesta scade semnificativ. Deoarece procesul de expansiune al aburului are loc foarte rapid, în acest timp foarte scurt orice transfer semnificativ de căldură de la abur în mediu nu are timp să aibă loc. Unde se duce excesul de energie termică? Se știe că, conform legii de bază a naturii - legea conservării și transformării energiei - este imposibil să distrugi sau să obții „din nimic” orice cantitate, chiar și cea mai mică, de energie. Energia se poate muta doar de la un tip la altul. Evident, tocmai acest tip de transformare energetică avem de-a face în acest caz. Excesul de energie termică conținută anterior în abur s-a transformat în energie mecanică și poate fi folosită la discreția noastră.
Cum funcționează o turbină cu abur este descris în articolul despre.
Aici vom spune doar că fluxul de abur care intră în palele turbinei are o viteză foarte mare, depășind adesea viteza sunetului. Jetul de abur rotește discul turbinei cu abur și arborele pe care este montat discul. Arborele turbinei poate fi conectat, de exemplu, la o mașină electrică - un generator. Sarcina generatorului este de a converti energia mecanică de rotație a arborelui în energie electrică. Astfel, energia chimică a combustibilului din centrala cu abur este transformată în energie mecanică și apoi în energie electrică, care poate fi stocată într-un UPS AC.
Aburul care a lucrat în motor intră în condensator. Apa de răcire este pompată continuu prin tuburile condensatorului, de obicei preluată dintr-un corp natural de apă: râu, lac, mare. Apa de răcire preia căldură din aburul care intră în condensator, drept urmare aburul se condensează, adică se transformă în apă. Apa formată în urma condensului este pompată într-un cazan cu abur, în care se evaporă din nou, iar întregul proces se repetă din nou.
Aceasta este, în principiu, funcționarea centralei cu abur a unei stații termoelectrice. După cum puteți vedea, aburul servește ca intermediar, așa-numitul fluid de lucru, cu ajutorul căruia energia chimică a combustibilului, transformată în energie termică, este transformată în energie mecanică.
Nu ar trebui să ne gândim, desigur, că proiectarea unui cazan cu abur modern și puternic sau a unui motor termic este la fel de simplu precum se arată în figura de mai sus. Dimpotrivă, cazanul și turbina, care sunt cele mai importante elemente ale unei centrale electrice cu abur, au o structură foarte complexă.
Acum începem să explicăm munca.
Electricitatea este produsă în centrale electrice prin utilizarea energiei ascunse în diverse resurse naturale. După cum se vede din tabel. 1.2 acest lucru se întâmplă în principal la centralele termice (TPP) și centralele nucleare (CNP) care funcționează conform ciclului termic.
Tipuri de centrale termice
În funcție de tipul de energie generată și degajată, centralele termice se împart în două tipuri principale: centrale electrice în condensare (CHP), destinate numai producției de energie electrică, și centrale termice, sau centrale termice combinate (CHP). Centralele electrice în condensare care funcționează pe combustibili fosili sunt construite în apropierea locurilor de producție, iar centralele de căldură și energie combinată sunt situate în apropierea consumatorilor de căldură - întreprinderi industriale și zone rezidențiale. Centralele de cogenerare funcționează și pe combustibili fosili, dar spre deosebire de CPP, acestea generează atât energie electrică, cât și termică sub formă de apă caldă și abur pentru producție și încălzire. Principalele tipuri de combustibil ale acestor centrale electrice includ: solid - cărbune, antracit, semiantracit, cărbune brun, turbă, șist; lichid - păcură și gazos - natural, cocs, furnal etc. gaz.
Tabelul 1.2. Producerea de energie electrică în lume
|
Indicator |
2010 (prognoză) |
||
|
Ponderea producției totale a centralelor electrice, % CNE Centrala termica pe gaz TPP pe păcură |
|||
|
Producția de energie electrică pe regiune, % Europa de Vest Europa de Est Asia și Australia America Orientul Mijlociu și Africa |
|||
|
Capacitatea instalată a centralelor electrice din lume (total), GW Inclusiv, % NPP Centrala termica pe gaz TPP pe păcură Centrale termice care folosesc cărbune și alte tipuri de combustibil Centrale hidroelectrice și centrale care utilizează alte tipuri de combustibili regenerabili |
|||
|
Generare de energie electrică (total), miliarde kWh |
Centralele nucleare, predominant de tip în condensare, folosesc energia combustibilului nuclear.
În funcție de tipul de centrală termică pentru antrenarea unui generator electric, centralele electrice se împart în turbină cu abur (STU), turbină cu gaz (GTU), ciclu combinat (CCG) și centrale cu motoare cu ardere internă (ICE).
În funcție de durata muncii TPP pe tot parcursul anului Pe baza acoperirii programelor de sarcină energetică, caracterizate prin numărul de ore de utilizare a capacității instalate τ la stație, centralele se clasifică de obicei în: de bază (τ la stație > 6000 h/an); semi-vârf (τ la stație = 2000 – 5000 h/an); vârf (τ la st< 2000 ч/год).
Centralele de bază sunt cele care transportă sarcina constantă maximă posibilă pentru cea mai mare parte a anului. În industria energetică globală, centralele nucleare, centralele termice extrem de economice și centralele termice sunt utilizate ca centrale de bază atunci când funcționează conform unui program termic. Sarcinile de vârf sunt acoperite de centrale hidroelectrice, centrale cu acumulare prin pompare, centrale cu turbine cu gaz, care au manevrabilitate și mobilitate, adică. pornire și oprire rapidă. Centralele de vârf sunt pornite la orele în care este necesar să se acopere partea de vârf a programului zilnic de sarcină electrică. Centralele cu jumătate de vârf, atunci când sarcina electrică totală scade, fie sunt transferate la putere redusă, fie sunt puse în rezervă.
După structura tehnologică, centralele termice sunt împărțite în bloc și non-bloc. Cu o schemă bloc, echipamentele principale și auxiliare ale unei centrale cu turbine cu abur nu au conexiuni tehnologice cu echipamentele unei alte instalații a centralei electrice. Pentru centralele pe combustibili fosili, fiecare turbină este furnizată cu abur de la una sau două cazane conectate la aceasta. Cu o schemă TPP non-bloc, aburul de la toate cazanele intră într-o magistrală comună și de acolo este distribuit către turbinele individuale.
La centralele electrice în condensare care fac parte din sisteme mari de energie se folosesc numai sisteme bloc cu supraîncălzire intermediară a aburului. Circuitele non-bloc cu cuplare încrucișată între abur și apă sunt utilizate fără supraîncălzire intermediară.
Principiul de funcționare și principalele caracteristici energetice ale centralelor termice
Electricitatea la centralele electrice este produsă prin utilizarea energiei ascunse în diverse resurse naturale (cărbune, gaz, petrol, păcură, uraniu etc.), după un principiu destul de simplu, implementând tehnologia de conversie a energiei. Diagrama generală a unei centrale termice (vezi Fig. 1.1) reflectă succesiunea unei astfel de conversii a unui tip de energie în altul și utilizarea fluidului de lucru (apă, abur) în ciclul unei centrale termice. Combustibilul (în acest caz cărbunele) arde în cazan, încălzește apa și o transformă în abur. Aburul este furnizat turbinelor, care transformă energia termică a aburului în energie mecanică și antrenează generatoarele care produc energie electrică (vezi secțiunea 4.1).
O centrală termică modernă este o întreprindere complexă care include un număr mare de echipamente diferite. Compoziția echipamentelor centralei depinde de circuitul termic selectat, de tipul de combustibil utilizat și de tipul sistemului de alimentare cu apă.
Echipamentele principale ale centralei electrice includ: centrale termice și turbine cu un generator electric și un condensator. Aceste unități sunt standardizate în ceea ce privește puterea, parametrii aburului, productivitatea, tensiunea și curentul etc. Tipul și cantitatea echipamentului principal al unei centrale termice corespund puterii specificate și modului de funcționare prevăzut. Există, de asemenea, echipamente auxiliare folosite pentru a furniza căldură consumatorilor și pentru a utiliza aburul turbinei pentru a încălzi apa de alimentare a cazanului și pentru a satisface nevoile proprii ale centralei electrice. Acestea includ echipamente pentru sistemele de alimentare cu combustibil, instalații de dezaerare și alimentare, instalații de condensare, centrale termice (pentru centrale termice), sisteme tehnice de alimentare cu apă, sisteme de alimentare cu ulei, încălzire regenerativă a apei de alimentare, tratare chimică a apei, distribuție și transport de energie electrică ( vezi secțiunea 4).
Toate instalațiile cu turbine cu abur utilizează încălzirea regenerativă a apei de alimentare, ceea ce crește semnificativ eficiența termică și generală a centralei electrice, deoarece în circuitele cu încălzire regenerativă, fluxurile de abur îndepărtate din turbină către încălzitoarele regenerative efectuează lucrări fără pierderi în sursa rece. (condensator). În același timp, pentru aceeași putere electrică a turbogeneratorului, debitul de abur în condensator scade și, ca urmare, eficiența instalațiile sunt în creștere.
Tipul cazanului de abur utilizat (vezi secțiunea 2) depinde de tipul de combustibil utilizat în centrala electrică. Pentru cei mai obișnuiți combustibili (cărbune fosil, gaz, păcură, turbă de măcinat), se folosesc cazane cu aspect în formă de U, T și turn și o cameră de ardere proiectată în raport cu un anumit tip de combustibil. Pentru combustibilii cu cenușă cu punct de topire scăzut se folosesc cazane cu îndepărtarea cenușii lichide. În același timp, se obține o colectare mare (până la 90%) de cenușă în focar și se reduce uzura abrazivă a suprafețelor de încălzire. Din aceleași motive, cazanele de abur cu un aranjament cu patru treceri sunt utilizate pentru combustibili cu conținut ridicat de cenuşă, cum ar fi deșeurile de șist și de la prepararea cărbunelui. Centralele termice folosesc de obicei cazane cu tambur sau cu flux direct.
Turbinele și generatoarele electrice sunt potrivite pe o scară de putere. Fiecare turbină are un anumit tip de generator. Pentru centralele termocondensante în bloc, puterea turbinelor corespunde puterii blocurilor, iar numărul de blocuri este determinat de puterea dată a centralei. Unitățile moderne folosesc turbine de condensare de 150, 200, 300, 500, 800 și 1200 MW cu reîncălzire cu abur.
Centralele termice folosesc turbine (vezi subsecțiunea 4.2) cu contrapresiune (tip P), cu condensare și extracție industrială a aburului (tip P), cu condensare și una sau două extracții de încălzire (tip T), precum și cu condensare, industriale și pereche de extractie incalzire (tip PT). Turbinele PT pot avea, de asemenea, una sau două prize de încălzire. Alegerea tipului de turbină depinde de mărimea și raportul sarcinilor termice. Daca predomina sarcina de incalzire, atunci pe langa turbinele PT pot fi instalate turbine de tip T cu extractie de incalzire, iar daca predomina sarcina industriala pot fi instalate turbine de tip PR si R cu extractie industriala si contrapresiune.
În prezent, cele mai utilizate centrale termice sunt instalațiile cu o capacitate electrică de 100 și 50 MW, care funcționează la parametri inițiali de 12,7 MPa, 540–560°C. Pentru termocentralele din orașele mari au fost create instalații cu o capacitate electrică de 175–185 MW și 250 MW (cu o turbină T-250-240). Instalațiile cu turbine T-250-240 sunt modulare și funcționează la parametri inițiali supercritici (23,5 MPa, 540/540°C).
O caracteristică a funcționării centralelor electrice în rețea este că cantitatea totală de energie electrică generată de acestea în fiecare moment de timp trebuie să corespundă pe deplin cu energia consumată. Partea principală a centralelor electrice funcționează în paralel în sistemul energetic unificat, acoperind sarcina electrică totală a sistemului, iar centrala termică acoperă simultan sarcina termică a zonei sale. Există centrale electrice locale concepute pentru a deservi zona și nu sunt conectate la rețeaua electrică generală.
Se numește o reprezentare grafică a dependenței consumului de energie în timp graficul sarcinii electrice. Graficele zilnice ale sarcinii electrice (Fig. 1.5) variază în funcție de perioada anului, ziua săptămânii și sunt de obicei caracterizate printr-o sarcină minimă pe timp de noapte și o sarcină maximă în orele de vârf (partea de vârf a graficului). Alături de graficele zilnice, graficele anuale ale sarcinii electrice (Fig. 1.6), care sunt construite pe baza datelor din graficele zilnice, sunt de mare importanță.
Graficele de sarcină electrică sunt utilizate la planificarea sarcinilor electrice ale centralelor și sistemelor electrice, distribuirea sarcinilor între centrale și unități individuale, în calculele pentru selectarea compoziției echipamentelor de lucru și de rezervă, determinarea puterii instalate necesare și a rezervei necesare, numărul și unitatea. puterea unităților, la elaborarea planurilor de reparații a echipamentelor și la determinarea rezervei de reparații etc.
Când funcționează la sarcină maximă, echipamentul centralei își dezvoltă valoarea nominală sau cât mai mult posibil puterea (performanța), care este principala caracteristică a pașaportului unității. La această putere (performanță) maximă, unitatea trebuie să funcționeze timp îndelungat la valorile nominale ale parametrilor principali. Una dintre principalele caracteristici ale unei centrale electrice este capacitatea sa instalată, care este definită ca suma capacităților nominale ale tuturor generatoarelor electrice și echipamentelor de încălzire, ținând cont de rezerva.
Funcționarea centralei se caracterizează și prin numărul de ore de utilizare capacitatea instalată, care depinde de modul în care funcționează centrala electrică. Pentru centralele electrice cu sarcină de bază, numărul de ore de utilizare a capacității instalate este de 6000–7500 ore/an, iar pentru cele care funcționează în modul de acoperire a sarcinii de vârf – mai puțin de 2000–3000 ore/an.
Sarcina la care unitatea funcționează cu cea mai mare eficiență se numește sarcină economică. Sarcina nominală pe termen lung poate fi egală cu sarcina economică. Uneori este posibilă operarea echipamentelor pentru o perioadă scurtă de timp cu o sarcină cu 10–20% mai mare decât sarcina nominală la o eficiență mai mică. Dacă echipamentul central funcționează stabil cu sarcina de proiectare la valorile nominale ale parametrilor principali sau când se modifică în limite acceptabile, atunci acest mod se numește staționar.
Se numesc moduri de operare cu sarcini constante, dar diferite de cele de proiectare, sau cu sarcini instabile. nestaționară sau moduri variabile. În modurile variabile, unii parametri rămân neschimbați și au valori nominale, în timp ce alții se modifică în anumite limite acceptabile. Astfel, la sarcina parțială a unității, presiunea și temperatura aburului din fața turbinei pot rămâne nominale, în timp ce vidul din condensator și parametrii aburului din extracție se vor modifica proporțional cu sarcina. Sunt posibile și moduri non-staționare, când toți parametrii principali se modifică. Astfel de moduri apar, de exemplu, la pornirea și oprirea echipamentului, la descărcarea și creșterea sarcinii unui turbogenerator, atunci când funcționează pe parametrii de alunecare și sunt numite nestaționare.
Sarcina termică a centralei este utilizată pentru procese tehnologice și instalații industriale, pentru încălzirea și ventilarea clădirilor industriale, rezidențiale și publice, aer condiționat și nevoi casnice. În scopuri de producție, este de obicei necesară o presiune a aburului de 0,15 până la 1,6 MPa. Cu toate acestea, pentru a reduce pierderile în timpul transportului și pentru a evita nevoia de scurgere continuă a apei din comunicații, aburul este eliberat din centrala electrică oarecum supraîncălzit. Centrala termică furnizează de obicei apă caldă cu o temperatură de 70 până la 180°C pentru încălzire, ventilație și nevoi casnice.
Sarcina termică, determinată de consumul de căldură pentru procesele de producție și nevoile menajere (alimentare cu apă caldă), depinde de temperatura aerului exterior. În condițiile Ucrainei vara, această sarcină (precum și electrică) este mai mică decât în timpul iernii. Sarcinile termice industriale și casnice se modifică în timpul zilei, în plus, sarcina termică medie zilnică a centralei electrice, cheltuită pentru nevoile casnice, se modifică în zilele lucrătoare și în weekend. Graficele tipice ale modificărilor încărcăturii zilnice de căldură a întreprinderilor industriale și alimentării cu apă caldă a unei zone rezidențiale sunt prezentate în figurile 1.7 și 1.8.
Eficiența de funcționare a centralelor termice este caracterizată de diverși indicatori tehnici și economici, dintre care unii evaluează perfecțiunea proceselor termice (eficiență, consum de căldură și combustibil), în timp ce alții caracterizează condițiile în care funcționează centrala termică. De exemplu, în Fig. 1.9 (a, b) arată bilanțele termice aproximative ale centralelor termice și CPP-urilor.
După cum se poate observa din cifre, generarea combinată de energie electrică și termică asigură o creștere semnificativă a eficienței termice a centralelor electrice datorită unei reduceri a pierderilor de căldură în condensatoarele de turbină.
Cei mai importanți și completi indicatori ai funcționării centralelor termice sunt costul energiei electrice și căldurii.
Centralele termice au atât avantaje, cât și dezavantaje în comparație cu alte tipuri de centrale. Pot fi indicate următoarele avantaje ale TPP:
- distribuția teritorială relativ liberă asociată cu distribuția largă a resurselor de combustibil;
- capacitatea (spre deosebire de centralele hidroelectrice) de a genera energie fără fluctuații sezoniere de putere;
- aria de înstrăinare și retragere din circulația economică a terenurilor pentru construcția și exploatarea centralelor termice este, de regulă, mult mai mică decât cea necesară pentru centralele nucleare și hidrocentralele;
- Centralele termice sunt construite mult mai rapid decât centralele hidroelectrice sau centralele nucleare, iar costul lor specific pe unitatea de capacitate instalată este mai mic comparativ cu centralele nucleare.
- În același timp, centralele termice au dezavantaje majore:
- exploatarea centralelor termice necesită de obicei mult mai mult personal decât centralele hidroelectrice, ceea ce este asociat cu menținerea unui ciclu de combustibil la scară foarte mare;
- funcționarea centralelor termice depinde de aprovizionarea cu resurse de combustibil (cărbune, păcură, gaz, turbă, șisturi petroliere);
- variabilitatea modurilor de funcționare a centralelor termice reduce eficiența, crește consumul de combustibil și duce la creșterea uzurii echipamentelor;
- centralele termice existente se caracterizează prin randament relativ scăzut. (de cele mai multe ori până la 40%);
- Centralele termice au un impact direct și negativ asupra mediului și nu sunt surse de energie electrică ecologice.
- Cele mai mari pagube aduse mediului din regiunile înconjurătoare sunt cauzate de centralele electrice care ard cărbune, în special cărbune bogat în cenușă. Dintre termocentrale, cele mai „curate” sunt cele care folosesc gaze naturale în procesul lor tehnologic.
Potrivit experților, centralele termice din întreaga lume emit anual aproximativ 200–250 de milioane de tone de cenușă, peste 60 de milioane de tone de dioxid de sulf, cantități mari de oxizi de azot și dioxid de carbon (care provoacă așa-numitul efect de seră și ducând la -termenul schimbărilor climatice globale), în atmosferă absorbind cantităţi mari de oxigen. În plus, acum s-a stabilit că excesul de fond de radiație în jurul centralelor termice care funcționează pe cărbune este, în medie, de 100 de ori mai mare în lume decât în apropierea centralelor nucleare de aceeași putere (cărbunele conține aproape întotdeauna uraniu, toriu și un izotop radioactiv al carbonului ca urme de impurități). Cu toate acestea, tehnologiile bine dezvoltate pentru construcția, echiparea și funcționarea centralelor termice, precum și costul mai mic al construcției acestora, duc la faptul că centralele termice reprezintă cea mai mare parte a producției de energie electrică a lumii. Din acest motiv, se acordă multă atenție îmbunătățirii tehnologiilor TPP și reducerii impactului lor negativ asupra mediului din întreaga lume (a se vedea secțiunea 6).
Centralele termice pot fi echipate cu turbine cu abur si gaz, cu motoare cu ardere interna. Cele mai comune sunt stațiile termice cu turbine cu abur, care la rândul lor sunt împărțite în: condensare (KES)— toți aburul în care, cu excepția micilor selecții pentru încălzirea apei de alimentare, este utilizat pentru a roti turbina și a genera energie electrică; centrale termice- centrale termice combinate (CHP), care sunt sursa de energie pentru consumatorii de energie electrica si termica si sunt situate in zona de consum al acestora.
Centrale electrice în condensare
Centralele electrice în condensare sunt adesea numite centrale electrice districtuale de stat (GRES). IES sunt situate în principal în apropierea zonelor de extracție a combustibilului sau a rezervoarelor utilizate pentru răcirea și condensarea aburului evacuat de la turbine.
Caracteristicile centralelor electrice în condensare
- în cea mai mare parte, există o distanță semnificativă față de consumatorii de energie electrică, ceea ce impune necesitatea transmiterii energiei electrice în principal la tensiuni de 110-750 kV;
- principiul bloc al construcției stației, care oferă avantaje tehnice și economice semnificative, constând în creșterea fiabilității în exploatare și facilitarea funcționării, precum și reducerea volumului lucrărilor de construcție și instalare.
- Mecanismele si instalatiile care asigura functionarea normala a statiei constituie sistemul acesteia.
IES poate funcționa cu combustibil solid (cărbune, turbă), lichid (păcură, petrol) sau gaz.
Alimentarea cu combustibil și prepararea combustibilului solid constă în transportul acestuia de la depozite la sistemul de preparare a combustibilului. În acest sistem, combustibilul este adus într-o stare pulverizată în scopul injectării în continuare în arzătoarele cuptorului cazanului. Pentru a menține procesul de ardere, un ventilator special forțează aerul în focar, încălzit de gazele de evacuare, care sunt aspirate din focar de către un aspirator de fum.
Combustibilul lichid este furnizat arzătoarelor direct din depozit sub formă încălzită prin pompe speciale.
Prepararea combustibilului gazos constă în principal în reglarea presiunii gazului înainte de ardere. Gazul din câmp sau din instalația de stocare este transportat printr-o conductă de gaze către punctul de distribuție a gazelor (PIB) al stației. Distribuția gazului și reglarea parametrilor acestuia se efectuează la locul de fracturare hidraulică.
Procese în circuitul abur-apă
Circuitul principal abur-apă realizează următoarele procese:
- Arderea combustibilului în focar este însoțită de degajarea de căldură, care încălzește apa care curge în conductele cazanului.
- Apa se transformă în abur cu o presiune de 13...25 MPa la o temperatură de 540..560 °C.
- Aburul produs în cazan este furnizat turbinei, unde efectuează lucrări mecanice - rotește arborele turbinei. Ca urmare, rotorul generatorului, situat pe un arbore comun cu turbina, se rotește și el.
- Aburul evacuat în turbină cu o presiune de 0,003...0,005 MPa la o temperatură de 120...140°C intră în condensator, unde se transformă în apă, care este pompată în dezaerator.
- În dezaerator sunt îndepărtate gazele dizolvate și în primul rând oxigenul, care este periculos datorită activității sale corozive. . Apa răcită, având o temperatură care nu depășește 25...36 °C la ieșirea din condensator, este evacuată în sistemul de alimentare cu apă.
Un video interesant despre funcționarea centralei termice poate fi vizionat mai jos:
Pentru a compensa pierderile de abur, apa de completare, care a suferit anterior purificare chimică, este furnizată sistemului principal de abur-apă printr-o pompă.
De remarcat că pentru funcționarea normală a instalațiilor abur-apă, în special cu parametrii de abur supercritic, calitatea apei furnizate cazanului este importantă, prin urmare condensul turbinei este trecut printr-un sistem de filtre de desalinizare. Sistemul de tratare a apei este conceput pentru a purifica apa de machiaj și a condensului și pentru a elimina gazele dizolvate din aceasta.
La stațiile care utilizează combustibil solid, produsele de ardere sub formă de zgură și cenușă sunt îndepărtate din cuptorul cazanului printr-un sistem special de îndepărtare a zgurii și a cenușii echipat cu pompe speciale.
Când ardeți gaz și păcură, un astfel de sistem nu este necesar.
Există pierderi semnificative de energie la IES. Pierderile de căldură sunt deosebit de mari în condensator (până la 40..50% din cantitatea totală de căldură eliberată în cuptor), precum și cu gazele de eșapament (până la 10%). Eficiența IES modernă cu parametrii de presiune și temperatură ridicată a aburului ajunge la 42%.
Partea electrică a IES reprezintă un set de echipamente electrice principale (generatoare, ) și echipamente electrice pentru nevoi auxiliare, inclusiv bare colectoare, comutație și alte echipamente cu toate conexiunile realizate între ele.
Generatoarele stației sunt conectate în blocuri cu transformatoare superioare fără dispozitive între ele.
În acest sens, la IES nu se construiește un aparat de comutație de tensiune a generatorului.
Aparatele de distribuție pentru 110-750 kV, în funcție de numărul de conexiuni, tensiune, puterea transmisă și nivelul de fiabilitate necesar, se realizează conform schemelor standard de conexiuni electrice. Conexiunile încrucișate între blocuri au loc numai în aparatele de comutare de cel mai înalt nivel sau în sistemul de alimentare, precum și pentru combustibil, apă și abur.
În acest sens, fiecare unitate de putere poate fi considerată ca o stație autonomă separată.
Pentru a asigura energie electrică pentru nevoile proprii ale stației, se fac robinete de la generatoarele fiecărui bloc. Tensiunea generatorului este utilizată pentru a alimenta motoare electrice puternice (200 kW sau mai mult), în timp ce un sistem de 380/220 V este utilizat pentru a alimenta motoare de putere mică, iar instalațiile de iluminat pot fi diferite pentru nevoile proprii.
Un alt videoclip interesant despre munca unei centrale termice din interior:
Centrale combinate termice și electrice
Centralele combinate de căldură și energie, fiind surse de generare combinată de energie electrică și termică, au un CES semnificativ mai mare (până la 75%). Acest lucru se explică prin aceasta. acea parte a aburului evacuat în turbine este utilizată pentru nevoile de producție industrială (tehnologie), încălzire și alimentare cu apă caldă.
Acest abur este fie furnizat direct pentru nevoi industriale și casnice, fie parțial utilizat pentru preîncălzirea apei în cazane speciale (încălzitoare), din care apa este trimisă prin rețeaua de încălzire către consumatorii de energie termică.
Principala diferență între tehnologia de producere a energiei în comparație cu IES este specificul circuitului abur-apă. Furnizarea de extracție intermediară a aburului din turbină, precum și în metoda de livrare a energiei, conform căreia partea principală a acestuia este distribuită la tensiunea generatorului printr-un aparat de comutație al generatorului (GRU).
Comunicarea cu alte centrale electrice se realizează la tensiune crescută prin transformatoare superioare. În timpul reparațiilor sau opririi de urgență a unui generator, puterea lipsă poate fi transferată de la sistemul de alimentare prin aceleași transformatoare.
Pentru a crește fiabilitatea funcționării CHP, este prevăzută secționarea barelor colectoare.
Astfel, în cazul unui accident de anvelopă și repararea ulterioară a uneia dintre secțiuni, a doua secțiune rămâne în funcțiune și asigură energie consumatorilor prin liniile sub tensiune rămase.
Conform unor astfel de scheme, cele industriale sunt construite cu generatoare de până la 60 MW, concepute pentru a alimenta sarcini locale pe o rază de 10 km.
Cele mari moderne folosesc generatoare cu o putere de până la 250 MW cu o putere totală a stației de 500-2500 MW.
Acestea sunt construite în afara limitelor orașului, iar electricitatea este transmisă la o tensiune de 35-220 kV, nu este asigurat GRU, toate generatoarele sunt conectate în blocuri cu transformatoare superioare. Dacă este necesar să se furnizeze energie unei mici sarcini locale în apropierea sarcinii blocului, între generator și transformator sunt prevăzute robinete de la blocuri. Sunt posibile și scheme de stații combinate, în care există un tablou principal și mai multe generatoare conectate conform schemelor bloc.
Definiţie
turn de racire
Caracteristici
Clasificare
Centrală combinată termică și electrică
Dispozitiv mini-CHP
Scopul mini-CHP
Utilizarea căldurii de la mini-CHP
Combustibil pentru mini-CHP
Mini-CHP și ecologie
Motor cu turbină cu gaz
Centrală cu ciclu combinat
Principiul de funcționare
Avantaje
Răspândirea
Centrală electrică în condensare
Poveste
Principiul de funcționare
Sisteme de bază
Impactul asupra mediului
Starea actuală
Verkhnetagilskaya GRES
Kashirskaya GRES
Pskovskaya GRES
Centrala Electrică a Districtului de Stat Stavropol
Smolenskaya GRES
Centrala termica este(sau centrală termică) este o centrală electrică care generează energie electrică prin transformarea energiei chimice a combustibilului în energia mecanică de rotație a arborelui generatorului electric.
Principalele componente ale unei centrale termice sunt:
Motoare - unități de putere centrala termica
Generatoare electrice
Schimbatoare de caldura TPP - centrale termice
Turnuri de răcire.
turn de racire
Un turn de răcire (germană gradieren - pentru a îngroșa o soluție de saramură; inițial turnurile de răcire erau folosite pentru extragerea sării prin evaporare) este un dispozitiv pentru răcirea unei cantități mari de apă cu un flux direcționat de aer atmosferic. Uneori, turnurile de răcire sunt numite și turnuri de răcire.
În prezent, turnurile de răcire sunt utilizate în principal în sistemele de alimentare cu apă în circulație pentru răcirea schimbătoarelor de căldură (de obicei la centrale termice, centrale CHP). În inginerie civilă, turnurile de răcire sunt folosite în aer condiționat, de exemplu, pentru răcirea condensatoarelor unităților frigorifice, pentru răcirea generatoarelor de energie de urgență. În industrie, turnurile de răcire sunt folosite pentru a răci mașinile frigorifice, mașinile de turnat plastic și purificarea chimică a substanțelor.
Răcirea are loc datorită evaporării unei părți a apei atunci când curge într-o peliculă subțire sau cade de-a lungul unui aspersor special, de-a lungul căruia este furnizat un flux de aer în direcția opusă mișcării apei. Când 1% din apă se evaporă, temperatura apei rămase scade cu 5,48 °C.
De regulă, turnurile de răcire sunt folosite acolo unde nu este posibilă utilizarea unor corpuri mari de apă (lacuri, mări) pentru răcire. În plus, această metodă de răcire este mai ecologică.
O alternativă simplă și ieftină la turnurile de răcire sunt iazurile de pulverizare, unde apa este răcită prin pulverizare simplă.
Caracteristici
Parametrul principal al turnului de răcire este valoarea densității de irigare - valoarea specifică a consumului de apă pe 1 m² de suprafață de irigare.
Principalii parametri de proiectare ai turnurilor de răcire sunt determinați prin calcule tehnice și economice în funcție de volumul și temperatura apei răcite și de parametrii atmosferici (temperatură, umiditate etc.) la locul de instalare.
Folosirea turnurilor de răcire iarna, în special în climă aspră, poate fi periculoasă din cauza posibilității înghețului turnului de răcire. Acest lucru se întâmplă cel mai adesea în locul în care aerul înghețat intră în contact cu o cantitate mică de apă caldă. Pentru a preveni înghețarea turnului de răcire și, în consecință, defectarea acestuia, este necesar să se asigure distribuția uniformă a apei răcite pe suprafața sprinklerului și să se monitorizeze aceeași densitate a irigației în zonele individuale ale turnului de răcire. Ventilatoarele sunt adesea susceptibile la înghețare din cauza utilizării necorespunzătoare a turnului de răcire.
Clasificare
În funcție de tipul de sprinkler, turnurile de răcire sunt:
film;
picurare;
stropire;
Prin metoda de alimentare cu aer:
ventilator (împingerea este creată de un ventilator);
turn (împingerea este creată folosind un turn de evacuare înalt);
deschis (atmosferic), folosind forța vântului și convecția naturală pe măsură ce aerul se deplasează prin aspersor.
Turnurile de răcire cu ventilator sunt cele mai eficiente din punct de vedere tehnic, deoarece asigură o răcire cu apă mai profundă și de calitate superioară și pot rezista la sarcini specifice mari de căldură (cu toate acestea, necesită costuri energie electrică pentru a antrena ventilatoarele).
Tipuri
Centrale termice cu turbină
Centrale electrice în condensare (GRES)
Centrale combinate de energie termică și electrică (centrale de cogenerare, centrale de energie termică combinată)
Centrale electrice cu turbine cu gaz
Centrale electrice bazate pe centrale pe gaz cu ciclu combinat
Centrale electrice bazate pe motoare cu piston
Aprindere prin compresie (diesel)
Scânteia s-a aprins
Ciclu combinat
Centrală combinată termică și electrică
O centrală combinată de căldură și energie (CHP) este un tip de centrală termică care produce nu numai energie electrică, ci este și o sursă de energie termică în sistemele centralizate de alimentare cu căldură (sub formă de abur și apă caldă, inclusiv pentru furnizarea de apă caldă). furnizarea și încălzirea instalațiilor rezidențiale și industriale). De regulă, o centrală termică trebuie să funcționeze după un program de încălzire, adică producția de energie electrică depinde de producerea de energie termică.
La amplasarea unei centrale termice se ține cont de apropierea consumatorilor de căldură sub formă de apă caldă și abur.
Mini-CHP
Mini-CHP este o centrală mică combinată de căldură și energie electrică.
Dispozitiv mini-CHP
Mini-CHP-urile sunt centrale termice utilizate pentru producerea în comun a energiei electrice și termice în unități cu o capacitate unitară de până la 25 MW, indiferent de tipul echipamentului. În prezent, următoarele instalații sunt utilizate pe scară largă în termoenergetica străină și autohtonă: turbine cu abur cu contrapresiune, turbine cu abur în condensare cu extracție aburului, centrale cu turbine cu gaz cu recuperare a apei sau aburului energiei termice, piston cu gaz, unități gaz-diesel și diesel. cu recuperarea energiei termice a diferitelor sisteme ale acestor unitati. Termenul centrale de cogenerare este folosit ca sinonim pentru termenii mini-CHP și CHP, dar are un sens mai larg, deoarece implică producția în comun (co-comun, generare - producție) a diferitelor produse, care pot fi atât electrice, cât și termice. energie și alte produse, de exemplu, energie termică și dioxid de carbon, energie electrică și frig etc. De fapt, termenul de trigenerare, care implică producerea de energie electrică, energie termică și frig, este, de asemenea, un caz special de cogenerare. O caracteristică distinctivă a mini-CHP este utilizarea mai economică a combustibilului pentru tipurile de energie produse în comparație cu metodele convenționale separate de producere a acestora. Acest lucru se datorează faptului că electricitate la nivel national, se produce in principal in ciclurile de condensare ale centralelor termice si centralelor nucleare, care au un randament electric de 30-35% in lipsa termica. achizitor. De fapt, această stare de fapt este determinată de raportul existent între sarcinile electrice și termice în zonele populate, modelele lor diferite de schimbare pe parcursul anului, precum și incapacitatea de a transmite energie termică pe distanțe lungi, spre deosebire de energia electrică.
Modulul mini-CHP include un piston cu gaz, turbină cu gaz sau motor diesel, generator electricitate, un schimbător de căldură pentru recuperarea căldurii din apă în timp ce răcește motorul, uleiul și gazele de eșapament. Un cazan de apă caldă este de obicei adăugat la un mini-CHP pentru a compensa încărcătura termică la orele de vârf.
Scopul mini-CHP
Scopul principal al mini-CHP este de a genera energie electrică și termică din diferite tipuri de combustibil.
Conceptul de a construi un mini-CHP în imediata apropiere a către dobânditor are o serie de avantaje (comparativ cu centralele termice mari):
vă permite să evitați cheltuieli pentru a construi avantajele liniilor electrice de înaltă tensiune costisitoare și periculoase;
pierderile în timpul transportului de energie sunt eliminate;
nu este nevoie de costuri financiare pentru a îndeplini condițiile tehnice de conectare la rețele
alimentare centralizată cu energie electrică;
furnizarea neîntreruptă de energie electrică către cumpărător;
alimentare cu energie electrică de înaltă calitate, respectarea valorilor specificate de tensiune și frecvență;
poate face profit.
În lumea modernă, construcția mini-CHP câștigă amploare, avantajele sunt evidente.
Utilizarea căldurii de la mini-CHP
O parte semnificativă a energiei de ardere a combustibilului în timpul producerii de energie electrică este energia termică.
Există opțiuni pentru utilizarea căldurii:
utilizarea directă a energiei termice de către consumatorii finali (cogenerare);
alimentare cu apă caldă (ACM), încălzire, nevoi tehnologice (abur);
conversia parțială a energiei termice în energie rece (trigenerare);
frigul este generat de o mașină frigorifică cu absorbție care nu consumă energie electrică, ci termică, ceea ce face posibilă utilizarea căldurii destul de eficient vara pentru aer condiționat sau pentru nevoi tehnologice;
Combustibil pentru mini-CHP
Tipuri de combustibil folosit
gaz: retea, Gaz natural gaze lichefiate și alte gaze inflamabile;
combustibil lichid: motorină, biodiesel și alte lichide inflamabile;
combustibil solid: cărbune, lemn, turbă și alte tipuri de biocombustibil.
Cel mai eficient și mai ieftin combustibil din Federația Rusă este principal Gaz natural, precum și gazul asociat.
Mini-CHP și ecologie
Utilizarea căldurii reziduale de la motoarele centralelor electrice în scopuri practice este o trăsătură distinctivă a mini-CHP și se numește cogenerare (cogenerare).
Producția combinată a două tipuri de energie la mini-CHP contribuie la o utilizare mult mai ecologică a combustibilului în comparație cu generarea separată de electricitate și energie termică la centralele de cazane.
Înlocuind cazanele care folosesc irațional combustibil și poluează atmosfera orașelor și orașelor, mini-CHP-urile contribuie nu numai la economii semnificative de combustibil, ci și la creșterea curățeniei bazinului de aer și la îmbunătățirea condiției generale de mediu.
Sursa de energie pentru mini-CHP-uri cu piston cu gaz și turbine cu gaz este de obicei . Gaz natural sau asociat, combustibil organic care nu poluează atmosfera cu emisii solide
Motor cu turbină cu gaz
Motorul cu turbină cu gaz (GTE, TRD) este un motor termic în care gazul este comprimat și încălzit, iar apoi energia gazului comprimat și încălzit este convertită în energie mecanică lucru pe arborele unei turbine cu gaz. Spre deosebire de un motor cu piston, într-un motor cu turbină cu gaz proceselor apar într-un flux de gaz în mișcare.
Aerul atmosferic comprimat de la compresor intră în camera de ardere și acolo este furnizat combustibil, care, atunci când este ars, formează o cantitate mare de produse de ardere la presiune ridicată. Apoi, în turbina cu gaz, energia gazelor de ardere este transformată în energie mecanică lucru datorită rotației paletelor de către jetul de gaz, din care o parte este cheltuită pentru comprimarea aerului din compresor. Restul lucrării este transferat la unitatea condusă. Munca consumată de această unitate este munca utilă a motorului cu turbină cu gaz. Motoarele cu turbină cu gaz au cea mai mare densitate de putere dintre motoarele cu ardere internă, până la 6 kW/kg.
Cel mai simplu motor cu turbină cu gaz are o singură turbină, care antrenează compresorul și, în același timp, este o sursă de putere utilă. Acest lucru impune restricții asupra modurilor de funcționare a motorului.
Uneori, motorul este cu mai mulți arbori. În acest caz, există mai multe turbine în serie, fiecare dintre acestea antrenând propriul arbore. Turbina de înaltă presiune (prima după camera de ardere) antrenează întotdeauna compresorul motorului, iar cele ulterioare pot conduce atât o sarcină externă (elice de elicopter sau nave, generatoare electrice puternice etc.), cât și compresoare suplimentare ale motorului în sine, amplasate. în fața celui principal.
Avantajul unui motor cu mai mulți arbori este că fiecare turbină funcționează la viteza și sarcina optime Avantaj sarcina antrenată de la arborele unui motor cu un singur arbore, accelerația motorului, adică capacitatea de a se învârti rapid, ar fi foarte slabă, deoarece turbina trebuie să furnizeze putere atât pentru a furniza motorului o cantitate mare de aer ( puterea este limitată de cantitatea de aer) și să accelereze sarcina. Cu un design cu doi arbori, un rotor ușor de înaltă presiune intră rapid în funcțiune, oferind motorului aer și turbinei de joasă presiune cu o cantitate mare de gaze pentru accelerare. De asemenea, este posibil să utilizați un demaror mai puțin puternic pentru accelerare atunci când porniți doar rotorul de înaltă presiune.
Centrală cu ciclu combinat
O centrală cu ciclu combinat este o stație de generare a energiei electrice utilizată pentru a produce căldură și electricitate. Se deosebește de centralele cu abur și turbinele cu gaz prin eficiența crescută.
Principiul de funcționare
O instalație cu ciclu combinat constă din două unități separate: putere cu abur și turbină cu gaz. Într-o unitate cu turbină cu gaz, turbina este rotită de produșii gazoși ai arderii combustibilului. Combustibilul poate fi fie gaz natural, fie produse petroliere. industrie (păcură, motorină). Primul generator este situat pe același arbore cu turbina, care generează curent electric datorită rotației rotorului. Trecând prin turbina cu gaz, produsele de ardere îi conferă doar o parte din energia lor și au încă o temperatură ridicată la ieșirea din turbina cu gaz. De la ieșirea din turbina cu gaz, produsele de ardere intră în centrala electrică cu abur, cazanul de căldură reziduală, unde sunt încălzite apa și vaporii de apă rezultați. Temperatura produselor de ardere este suficientă pentru a aduce aburul în starea necesară pentru utilizare într-o turbină cu abur (temperatura gazelor de ardere de aproximativ 500 de grade Celsius permite obținerea de abur supraîncălzit la o presiune de aproximativ 100 de atmosfere). Turbina cu abur antrenează un al doilea generator electric.
Avantaje
Centralele cu ciclu combinat au o eficiență electrică de aproximativ 51-58%, în timp ce pentru centralele cu abur sau turbine cu gaz care funcționează separat fluctuează în jurul a 35-38%. Acest lucru nu numai că reduce consumul de combustibil, dar și emisiile de gaze cu efect de seră.
Deoarece o instalație cu ciclu combinat extrage căldura din produsele de ardere mai eficient, combustibilul poate fi ars la temperaturi mai ridicate, rezultând niveluri mai scăzute de emisii de oxizi de azot decât alte tipuri de instalații.
Cost de producție relativ scăzut.
Răspândirea
În ciuda faptului că avantajele ciclului abur-gaz au fost dovedite pentru prima dată în anii 1950 de către academicianul sovietic Khristianovici, acest tip de instalații de generare a energiei nu a fost utilizat pe scară largă. Federația Rusă aplicare largă. Mai multe unități experimentale CCGT au fost construite în URSS. Un exemplu sunt unitățile de putere cu o capacitate de 170 MW la GRES Nevinnomysskaya și 250 MW la GRES Moldavskaya. În ultimii ani în Federația Rusă Au fost puse în funcțiune un număr de unități puternice de alimentare cu ciclu combinat. Printre acestea:
2 unități de putere cu o capacitate de 450 MW fiecare la Centrala Termoelectrică de Nord-Vest din Sankt Petersburg;
1 unitate de putere cu o capacitate de 450 MW la CHPP-2 Kaliningrad;
1 unitate CCGT cu o capacitate de 220 MW la CET Tyumen-1;
2 unități CCGT cu o capacitate de 450 MW la CHPP-27 și 1 CCPP la CHPP-21 la Moscova;
1 unitate CCGT cu o capacitate de 325 MW la Ivanovskaya GRES;
2 unități de putere cu o capacitate de 39 MW fiecare la TPP Soci
Din septembrie 2008, mai multe CCPP-uri se află în diferite stadii de proiectare sau construcție în Federația Rusă.
În Europa și SUA, instalații similare funcționează la majoritatea centralelor termice.
Centrală electrică în condensare
O centrală electrică în condensare (CPP) este o centrală termică care produce numai energie electrică. Din punct de vedere istoric, a primit denumirea de „GRES” - centrală electrică districtuală de stat. De-a lungul timpului, termenul „GRES” și-a pierdut sensul inițial („raion”) și în sensul modern înseamnă, de regulă, o centrală electrică în condensare (CPP) de mare capacitate (mii de MW), care funcționează în energia unificată. sistem împreună cu alte centrale electrice mari. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că nu toate stațiile cu abrevierea „GRES” în numele lor sunt stații de condensare, unele dintre ele funcționează ca centrale termice și electrice combinate.
Poveste
Primul GRES Elektroperedacha, GRES-3 de astăzi, a fost construit lângă Moscova în Elektrogorsk în 1912-1914. la iniţiativa inginerului R. E. Klasson. Combustibilul principal este turba, puterea este de 15 MW. În anii 1920, planul GOELRO prevedea construirea mai multor centrale termice, dintre care centrala electrică din districtul de stat Kashirskaya este cea mai faimoasă.
Principiul de funcționare
Apa, încălzită într-un cazan cu abur la starea de abur supraîncălzit (520-565 grade Celsius), rotește o turbină cu abur care antrenează un turbogenerator.
Excesul de căldură este eliberat în atmosferă (corpurile de apă din apropiere) prin intermediul unităților de condensare, spre deosebire de centralele de cogenerare, care eliberează excesul de căldură pentru nevoile obiectelor din apropiere (de exemplu, încălzirea caselor).
O centrală electrică în condensare funcționează de obicei conform ciclului Rankine.
Sisteme de bază
IES este un complex energetic complex format din clădiri, structuri, energie și alte echipamente, conducte, fitinguri, instrumente și automatizări. Principalele sisteme IES sunt:
centrala de cazane;
instalație de turbine cu abur;
economie de combustibil;
sistem de îndepărtare a cenușii și zgurii, epurare gaze arse;
partea electrica;
alimentare tehnică cu apă (pentru a elimina excesul de căldură);
sistem de curatare chimica si tratare a apei.
La proiectarea și construirea unui CES, sistemele sale sunt situate în clădirile și structurile complexului, în primul rând în clădirea principală. La exploatarea IES, personalul care gestionează sistemele, de regulă, este unit în ateliere (cazan-turbină, electrice, alimentare cu combustibil, tratare chimică a apei, automatizări termice etc.).
Centrala de cazane este situată în camera de cazane a clădirii principale. În regiunile de sud ale Federației Ruse, instalația cazanului poate fi deschisă, adică fără pereți și acoperiș. Instalația este formată din cazane de abur (generatoare de abur) și conducte de abur. Aburul de la cazane este transferat la turbine prin liniile de abur viu. Liniile de abur ale diferitelor cazane, de regulă, nu sunt conectate prin conexiuni încrucișate. Acest tip de schemă se numește „bloc”.
Unitatea turbinei cu abur este situată în camera mașinilor și în compartimentul dezaerator (buncăr-dezaerator) al clădirii principale. Acesta include:
turbine cu abur cu un generator electric pe același arbore;
un condensator în care aburul care a trecut prin turbină este condensat pentru a forma apă (condens);
pompe de condens și alimentare care asigură returul condensului (apa de alimentare) la cazanele de abur;
încălzitoare cu recuperare de joasă și înaltă presiune (LHP și PHH) - schimbătoare de căldură în care apa de alimentare este încălzită prin extracția aburului din turbină;
dezaerator (utilizat și ca HDPE), în care apa este purificată de impuritățile gazoase;
conducte și sisteme auxiliare.
Economia de combustibil are o compoziție diferită în funcție de combustibilul principal pentru care este proiectat IES. Pentru CPP-urile pe cărbune, economia de combustibil include:
dispozitiv de dezghețare (așa-numita „căldură” sau „magazin”) pentru dezghețarea cărbunelui în telegondole deschise;
dispozitiv de descărcare (de obicei un autobasculant);
un depozit de cărbune deservit de o macara sau o mașină specială de reîncărcare;
instalație de zdrobire pentru măcinarea preliminară a cărbunelui;
transportoare pentru mutarea cărbunelui;
sisteme de aspirație, blocare și alte sisteme auxiliare;
sistem de pregătire a prafului, inclusiv mori de măcinat cărbune cu bile, role sau ciocan.
Sistemul de preparare a prafului, precum și buncărele de cărbune, sunt amplasate în compartimentul buncăr-deaerator al clădirii principale, dispozitivele de alimentare cu combustibil rămase sunt amplasate în afara clădirii principale. Ocazional, se instalează o instalație centrală de praf. Depozitul de cărbune este proiectat pentru 7-30 de zile de funcționare continuă a IES. Unele dispozitive de alimentare cu combustibil sunt redundante.
Economia de combustibil a IES care utilizează gaze naturale este cea mai simplă: include un punct de distribuție a gazelor și conducte de gaz. Cu toate acestea, la astfel de centrale electrice, este folosit ca sursă de rezervă sau sezonieră. păcură, așa că se înființează o afacere cu păcură. Instalațiile de păcură sunt construite și la centralele pe cărbune, unde sunt folosite pentru a prinde cazane. Industria de păcură include:
dispozitiv de primire și drenare;
depozit de păcură cu rezervoare din oțel sau beton armat;
stație de pompare păcură cu încălzitoare și filtre de păcură;
conducte cu supape de închidere și control;
incendiu și alte sisteme auxiliare.
Sistemul de îndepărtare a cenușii și zgurii este instalat numai la centralele pe cărbune. Atât cenușa, cât și zgura sunt reziduuri incombustibile de cărbune, dar zgura se formează direct în cuptorul cazanului și este îndepărtată printr-un orificiu de robinet (o gaură în axul de zgură), iar cenușa este transportată cu gazele de ardere și este captat la iesirea din cazan. Particulele de cenușă sunt semnificativ mai mici ca dimensiune (aproximativ 0,1 mm) decât bucățile de zgură (până la 60 mm). Sistemele de îndepărtare a cenușii pot fi hidraulice, pneumatice sau mecanice. Cel mai comun sistem de recirculare a cenușii hidraulice și a îndepărtarii zgurii constă în dispozitive de spălare, canale, pompe de rezervor, conducte de nămol, haldări de cenușă și zgură, stații de pompare și conducte de apă limpezită.
Eliberarea gazelor de ardere în atmosferă este cel mai periculos impact al unei centrale termice asupra mediului. Pentru a colecta cenușa din gazele de ardere, după suflante sunt instalate diferite tipuri de filtre (cicloane, scrubere, precipitatoare electrice, filtre din material cu sac) care rețin 90-99% din particulele solide. Cu toate acestea, nu sunt potrivite pentru curățarea fumului de gaze nocive. În străinătate, și recent la centralele interne (inclusiv centralele pe motorină), se instalează sisteme de desulfurare a gazelor cu var sau calcar (așa-numitul deSOx) și reducerea catalitică a oxizilor de azot cu amoniac (deNOx). Gazele de ardere purificate sunt emise de un aspirator de fum într-un coș, a cărui înălțime este determinată din condițiile de dispersie a impurităților dăunătoare rămase în atmosferă.
Partea electrică a IES este destinată producerii de energie electrică și distribuției acesteia către consumatori. Generatoarele IES creează un curent electric trifazat cu o tensiune de obicei de 6-24 kV. Deoarece pierderile de energie în rețele scad semnificativ odată cu creșterea tensiunii, transformatoarele sunt instalate imediat după generatoare, crescând tensiunea la 35, 110, 220, 500 kV și mai mult. Transformatoarele sunt instalate în aer liber. O parte din energia electrică este cheltuită pentru nevoile proprii ale centralei electrice. Conectarea și deconectarea liniilor de transmisie a energiei electrice care se extind către substații și consumatori se efectuează pe tablouri deschise sau închise (ORU, ZRU), echipate cu întrerupătoare capabile să conecteze și să întrerupă un circuit electric de înaltă tensiune fără formarea unui arc electric.
Sistemul tehnic de alimentare cu apă furnizează o cantitate mare de apă rece pentru răcirea condensatoarelor turbinei. Sistemele sunt împărțite în flux direct, circulante și mixte. În sistemele cu trecere o dată, apa este pompată dintr-o sursă naturală (de obicei un râu) și descărcată înapoi după ce trece printr-un condensator. În acest caz, apa se încălzește cu aproximativ 8-12 °C, ceea ce în unele cazuri modifică starea biologică a rezervoarelor. În sistemele cu recirculare, apa circulă sub influența pompelor de circulație și este răcită cu aer. Răcirea poate fi efectuată pe suprafața rezervoarelor de răcire sau în structuri artificiale: bazine de pulverizare sau turnuri de răcire.
În zonele cu apă scăzută, în locul unui sistem tehnic de alimentare cu apă, se folosesc sisteme de aer-condens (turnuri de răcire uscată), care sunt un radiator de aer cu tiraj natural sau artificial. Această decizie este de obicei forțată, deoarece sunt mai scumpe și mai puțin eficiente în ceea ce privește răcirea.
Sistemul de tratare chimică a apei asigură purificarea chimică și desalinizarea în adâncime a apei care intră în cazanele cu abur și turbinele cu abur pentru a evita depunerile pe suprafețele interne ale echipamentelor. De obicei, filtrele, rezervoarele și instalațiile de reactivi pentru tratarea apei sunt amplasate în clădirea auxiliară a IES. În plus, la centralele termice sunt create sisteme în mai multe etape pentru tratarea apelor uzate contaminate cu produse petroliere, uleiuri, apă de spălare și clătire a echipamentelor, scurgeri de furtună și topire.
Impactul asupra mediului
Impact asupra atmosferei. La arderea combustibilului, se consumă o cantitate mare de oxigen și se eliberează, de asemenea, o cantitate semnificativă de produse de ardere, cum ar fi cenușa zburătoare, oxizi gazoși de sulf de azot, dintre care unii au activitate chimică ridicată.
Impactul asupra hidrosferei. În primul rând, evacuarea apei din condensatoarele turbinelor, precum și a apelor uzate industriale.
Impactul asupra litosferei. Eliminarea maselor mari de cenușă necesită mult spațiu. Aceste poluări sunt reduse prin utilizarea cenușii și zgurii ca materiale de construcție.
Starea actuală
În prezent, în Federația Rusă există centrale electrice standard cu o capacitate de 1000-1200, 2400, 3600 MW și sunt utilizate mai multe unități unice de 150, 200, 300, 500, 800 și 1200 MW. Printre acestea se numără următoarele centrale electrice districtuale de stat (parte a OGK):
Verkhnetagilskaya GRES - 1500 MW;
Iriklinskaya GRES - 2430 MW;
Kashirskaya GRES - 1910 MW;
Nizhnevartovskaya GRES - 1600 MW;
Permskaya GRES - 2400 MW;
Urengoyskaya GRES - 24 MW.
Pskovskaya GRES - 645 MW;
Serovskaya GRES - 600 MW;
Centrala Raionului de Stat Stavropol - 2400 MW;
Surgutskaya GRES-1 - 3280 MW;
Troitskaya GRES - 2060 MW.
Gusinoozerskaya GRES - 1100 MW;
Centrala Electrică a Districtului de Stat Kostroma - 3600 MW;
Centrală electrică din raionul de stat Pechora - 1060 MW;
Kharanorskaya GRES - 430 MW;
Cherepetskaya GRES - 1285 MW;
Yuzhnouralskaya GRES - 882 MW.
Berezovskaya GRES - 1500 MW;
Smolenskaya GRES - 630 MW;
Surgutskaya GRES-2 - 4800 MW;
Shaturskaya GRES - 1100 MW;
Yaivinskaya GRES - 600 MW.
Konakovskaya GRES - 2400 MW;
Nevinnomysskaya GRES - 1270 MW;
Reftinskaya GRES - 3800 MW;
Sredneuralskaya GRES - 1180 MW.
Kirishskaya GRES - 2100 MW;
Krasnoyarskaya GRES-2 - 1250 MW;
Novocherkasskaya GRES - 2400 MW;
Ryazanskaya GRES (unitățile nr. 1-6 - 2650 MW și blocul nr. 7 (fostul GRES-24, care a fost inclus în Ryazanskaya GRES - 310 MW) - 2960 MW;
Cherepovetskaya GRES - 630 MW.
Verkhnetagilskaya GRES
Verkhnetagilskaya GRES este o centrală termică din Verkhny Tagil (regiunea Sverdlovsk), care funcționează ca parte a OGK-1. În serviciu din 29 mai 1956.
Stația include 11 unități de putere cu o capacitate electrică de 1.497 MW și o capacitate termică de 500 Gcal/h. Combustibil pentru stație: gaz natural (77%), cărbune(23%). Numărul de personal este de 1119 persoane.
Construcția stației cu o capacitate proiectată de 1600 MW a început în 1951. Scopul construcției a fost de a furniza energie termică și electrică Uzinei Electrochimice Novouralsk. În 1964, centrala și-a atins capacitatea de proiectare.
Pentru a îmbunătăți furnizarea de căldură a orașelor Verkhny Tagil și Novouralsk, au fost construite următoarele stații:
Patru turbine de condensare K-100-90 (VK-100-5) LMZ au fost înlocuite cu turbine de încălzire T-88/100-90/2.5.
Pe TG-2,3,4 sunt instalate încălzitoare de rețea de tip PSG-2300-8-11 pentru a încălzi apa din rețea în circuitul de alimentare cu căldură din Novouralsk.
Încălzitoarele de rețea sunt instalate pe TG-1.4 pentru alimentarea cu căldură către Verkhny Tagil și amplasamentul industrial.
Toate lucrările au fost realizate conform proiectului Spitalului Clinic Central.
În noaptea de 3-4 ianuarie 2008, a avut loc un accident la Surgutskaya GRES-2: o prăbușire parțială a acoperișului deasupra celei de-a șasea unități de putere cu o capacitate de 800 MW a dus la oprirea a două unități de putere. Situația a fost complicată de faptul că o altă unitate electrică (nr. 5) era în reparație: Ca urmare, unitățile de putere nr. 4, 5, 6 au fost oprite. Acest accident a fost localizat până pe 8 ianuarie. În tot acest timp, centrala raionului de stat a funcționat într-un mod deosebit de intens.
Este planificată construirea a două noi unități de energie (combustibil - gaz natural) până în 2010, respectiv 2013.
Există o problemă de emisii în mediu la GRES. OGK-1 a semnat un contract cu Centrul de Inginerie Energetică din Urali pentru 3,068 milioane de ruble, care prevede dezvoltarea unui proiect de reconstrucție a cazanului la Centrala Electrică a Districtului de Stat Verkhnetagilskaya, care va duce la o reducere a emisiilor la respectă standardele ELV.
Kashirskaya GRES
Centrala electrică a districtului de stat Kashirskaya numită după G. M. Krzhizhanovsky din orașul Kashira, regiunea Moscovei, pe malul Oka.
O statie istorica, construita sub supravegherea personala a lui V.I Lenin dupa planul GOELRO. La momentul punerii în funcțiune, stația de 12 MW era a doua cea mai mare centrală electrică din Europa.
Stația a fost construită după planul GOELRO, construcția s-a realizat sub supravegherea personală a lui V.I. A fost construit în 1919-1922, pentru construcție pe locul satului Ternovo, a fost ridicată așezarea muncitorească Novokashirsk. Lansată la 4 iunie 1922, a devenit una dintre primele centrale termice regionale sovietice.
Pskovskaya GRES
Pskovskaya GRES este o centrală regională deținută de stat, situată la 4,5 kilometri de așezarea de tip urban Dedovichi, centrul regional al regiunii Pskov, pe malul stâng al râului Shelon. Din 2006, este o filială a OJSC OGK-2.
Liniile electrice de înaltă tensiune leagă centrala electrică din districtul de stat Pskov cu Belarus, Letonia și Lituania. Organizația-mamă consideră acest lucru un avantaj: există un canal de export de energie care este utilizat în mod activ.
Capacitatea instalată a GRES este de 430 MW, acesta include două unități de putere foarte manevrabile de 215 MW fiecare. Aceste unități de putere au fost construite și puse în funcțiune în 1993 și 1996. Original avantaj Prima etapă a inclus construcția a trei unități de putere.
Principalul tip de combustibil este gazul natural, acesta intră în stație printr-o ramură a conductei principale de export. Unitățile de putere au fost proiectate inițial pentru a funcționa pe turbă măcinată; au fost reconstruite conform proiectului VTI de ardere a gazelor naturale.
Costul energiei electrice pentru nevoi proprii este de 6,1%.
Centrala Electrică a Districtului de Stat Stavropol
Centrala electrică a districtului de stat Stavropol este o centrală termică a Federației Ruse. Situat în orașul Solnechnodolsk, teritoriul Stavropol.
Încărcarea centralei permite exportul de energie electrică în străinătate: în Georgia și Azerbaidjan. În același timp, se garantează că fluxurile din rețeaua electrică principală a Sistemului Energetic Unit al Sudului vor fi menținute la niveluri acceptabile.
Parte a companiei de generare cu ridicata organizatii Nr. 2 (JSC OGK-2).
Costul energiei electrice pentru nevoile proprii ale stației este de 3,47%.
Principalul combustibil al stației este gazul natural, dar stația poate folosi păcură ca combustibil de rezervă și de urgență. Bilanțul combustibilului din 2008: gaz - 97%, păcură - 3%.
Smolenskaya GRES
Centrala electrică din districtul de stat Smolenskaya este o centrală termică a Federației Ruse. Parte a companiei de generare cu ridicata companiilor Nr. 4 (JSC OGK-4) din 2006.
La 12 ianuarie 1978, a fost pusă în funcțiune prima unitate a centralei electrice districtuale de stat, proiectarea căreia a început în 1965 și construcția în 1970. Stația este situată în satul Ozerny, districtul Dukhovshchinsky, regiunea Smolensk. Inițial, s-a intenționat să se folosească turba drept combustibil, dar din cauza întârzierii construcției întreprinderilor de exploatare a turbei, au fost utilizate alte tipuri de combustibil (regiunea Moscova). cărbune, cărbune Inta, șist, cărbune Khakass). Au fost schimbate în total 14 tipuri de combustibil. Din 1985 s-a stabilit în cele din urmă că energia va fi obținută din gaze naturale și cărbune.
Capacitatea instalată actuală a centralei raionale de stat este de 630 MW.
- — EN centrală termică și electrică Centrală electrică care produce atât energie electrică, cât și apă caldă pentru populația locală. O centrală de cogenerare (Combined Heat and Power Station) poate funcționa pe aproape... Ghidul tehnic al traducătorului
centrala termica- šiluminė elektrinė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. centrala termica; centrală cu abur vok. Wärmekraftwerk, n rus. centrala termica, f; centrala termica, f pranc. centrale électrothermique, f; centrale termice, f; usine… … Fizikos terminų žodynas
centrala termica- centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica, centrala termica,... .. . Formele cuvintelor - și; şi. O întreprindere care produce energie electrică și căldură... Dicţionar Enciclopedic
Lumea modernă necesită o cantitate imensă de energie (electrică și termică), care este produsă la centralele electrice de diferite tipuri.
Omul a învățat să extragă energie din mai multe surse (combustibil cu hidrocarburi, resurse nucleare, căderea apei, vânt etc.) Cu toate acestea, până astăzi centralele termice și nucleare, despre care se va discuta, rămân cele mai populare și eficiente.
Ce este o centrală nucleară?
O centrală nucleară (CNP) este o instalație care utilizează reacția de degradare a combustibilului nuclear pentru a produce energie.
Încercările de a folosi o reacție nucleară controlată (adică controlată, previzibilă) pentru a genera electricitate au fost făcute de oamenii de știință sovietici și americani simultan - în anii 40 ai secolului trecut. În anii 50, „atomul pașnic” a devenit o realitate, iar centralele nucleare au început să fie construite în multe țări din întreaga lume.
Unitatea centrală a oricărei centrale nucleare este instalația nucleară în care are loc reacția. Când substanțele radioactive se degradează, se eliberează o cantitate imensă de căldură. Energia termică degajată este utilizată pentru a încălzi lichidul de răcire (de obicei apă), care, la rândul său, încălzește apa din circuitul secundar până se transformă în abur. Aburul fierbinte rotește turbinele, rezultând generarea de energie electrică.
Există o dezbatere continuă în întreaga lume cu privire la fezabilitatea utilizării energiei nucleare pentru a genera electricitate. Susținătorii centralelor nucleare vorbesc despre productivitatea lor ridicată, despre siguranța de ultimă generație de reactoare și despre faptul că astfel de centrale nu poluează mediul. Oponenții susțin că centralele nucleare sunt potențial extrem de periculoase, iar funcționarea lor și, mai ales, eliminarea combustibilului uzat sunt asociate cu costuri enorme.
Ce este TES?
Cel mai tradițional și răspândit tip de centrale electrice din lume sunt centralele termice. Centralele termice (după cum înseamnă această abreviere) generează energie electrică prin arderea combustibililor cu hidrocarburi - gaz, cărbune, păcură. 
Schema de funcționare a unei centrale termice este următoarea: atunci când arde combustibilul, se generează o cantitate mare de energie termică, cu ajutorul căreia se încălzește apa. Apa se transformă în abur supraîncălzit, care este furnizat turbogeneratorului. În rotație, turbinele pun în mișcare părțile generatorului electric, generând energie electrică.
La unele centrale termice, faza de transfer de căldură către lichidul de răcire (apă) este absentă. Acestea folosesc unități de turbine cu gaz, în care turbina este rotită de gazele obținute direct din arderea combustibilului.
Un avantaj semnificativ al centralelor termice este disponibilitatea și relativ ieftinitatea combustibilului. Totuși, stațiile termice au și dezavantaje. Aceasta este, în primul rând, o amenințare pentru mediu. Când combustibilul este ars, cantități mari de substanțe nocive sunt eliberate în atmosferă. Pentru a face centralele termice mai sigure, se folosesc o serie de metode, printre care: îmbogățirea combustibilului, instalarea de filtre speciale care captează compușii nocivi, utilizarea recirculării gazelor arse etc.
Ce este CHP?
Însuși numele acestui obiect seamănă cu cel precedent și, de fapt, centralele termice, ca și centralele termice, transformă energia termică a combustibilului ars. Dar, pe lângă electricitate, centralele combinate de căldură și energie electrică (CHP înseamnă) furnizează căldură consumatorilor. Centralele de cogenerare sunt deosebit de relevante în zonele cu climă rece, unde este necesar să se asigure căldură clădirilor rezidențiale și clădirilor industriale. Acesta este motivul pentru care există atât de multe centrale termice în Rusia, unde încălzirea centrală și alimentarea cu apă a orașelor sunt utilizate în mod tradițional.
Conform principiului de funcționare, termocentralele sunt clasificate ca centrale în condensare, dar spre deosebire de acestea, la centralele termice, o parte din energia termică generată este folosită pentru producerea de energie electrică, iar cealaltă parte este folosită pentru încălzirea lichidului de răcire, care este furnizat consumatorului. 
CHP este mai eficientă în comparație cu centralele termice convenționale, deoarece vă permite să utilizați la maximum energia primită. La urma urmei, după rotirea generatorului electric, aburul rămâne fierbinte, iar această energie poate fi folosită pentru încălzire.
Pe lângă termocentrale, există centrale nucleare termice, care în viitor ar trebui să joace un rol de lider în furnizarea de energie electrică și termică a orașelor din nord.