ՋԷԿ. Ջեռուցման կայաններ (ՋԷԿ) ՋԷԿ ԷԿ

Որպեսզի գազն ավելի լավ այրվի, կաթսաները հագեցված են քաշային մեխանիզմներով: Օդը մատակարարվում է կաթսա, որը ծառայում է որպես օքսիդիչ գազի այրման ժամանակ: Աղմուկի մակարդակը նվազեցնելու համար մեխանիզմները հագեցված են աղմուկը ճնշող սարքերով: Վառելիքի այրման ժամանակ առաջացած ծխատար գազերը թափվում են ծխնելույզ և ցրվում մթնոլորտ:

Տաք գազը հոսում է ծխատարի միջով և տաքացնում է հատուկ կաթսայատան խողովակներով անցնող ջուրը: Ջուրը տաքացնելիս վերածվում է գերտաքացած գոլորշու, որը մտնում է շոգետուրբին։ Գոլորշին մտնում է տուրբին և սկսում պտտել տուրբինի շեղբերները, որոնք միացված են գեներատորի ռոտորին։ Գոլորշի էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի։ Գեներատորում մեխանիկական էներգիան վերածվում է էլեկտրական էներգիայի, ռոտորը շարունակում է պտտվել՝ ստատորի ոլորուններում ստեղծելով փոփոխական էլեկտրական հոսանք։

Բարձրացող տրանսֆորմատորի և աստիճանական տրանսֆորմատորային ենթակայանի միջոցով էլեկտրաէներգիան սպառողներին մատակարարվում է էլեկտրահաղորդման գծերի միջոցով: Տուրբինում սպառված գոլորշին ուղարկվում է կոնդենսատոր, որտեղ այն վերածվում է ջրի և վերադառնում կաթսա։ ՋԷԿ-ում ջուրը շրջանաձև է շարժվում: Սառեցման աշտարակները նախատեսված են ջուրը սառեցնելու համար: CHP կայաններն օգտագործում են օդափոխիչի և աշտարակի հովացման աշտարակներ: Սառեցման աշտարակների ջուրը սառչում է մթնոլորտային օդով: Արդյունքում արտանետվում է գոլորշի, որը մենք տեսնում ենք սառեցնող աշտարակի վերեւում՝ ամպերի տեսքով։ Սառեցման աշտարակների ջուրը ճնշման տակ բարձրանում է և ջրվեժի պես ընկնում է դիմացի խցիկը, որտեղից նորից հոսում է դեպի ՋԷԿ։ Կաթիլների հոսքը նվազեցնելու համար հովացման աշտարակները հագեցած են ջրի թակարդներով:

Ջրամատակարարումն իրականացվում է Մոսկվա գետից։ Քիմիական ջրի մաքրման շենքում ջուրը մաքրվում է մեխանիկական կեղտից և մատակարարվում ֆիլտրերի խմբերին: Ոմանց մոտ այն պատրաստվում է մաքրված ջրի մակարդակին ջեռուցման ցանցը սնուցելու համար, մյուսներում՝ դեմինալացված ջրի մակարդակին և օգտագործվում է էներգաբլոկները կերակրելու համար:

Տաք ջրամատակարարման և կենտրոնական ջեռուցման համար օգտագործվող ցիկլը նույնպես փակ է։ Գոլորշի տուրբինից գոլորշու մի մասն ուղարկվում է ջրատաքացուցիչներ: Այնուհետև տաք ջուրն ուղարկվում է ջեռուցման կետեր, որտեղ ջերմափոխանակությունը տեղի է ունենում տներից եկող ջրի հետ:

Mosenergo-ի բարձր որակավորում ունեցող մասնագետները շուրջօրյա աջակցում են արտադրական գործընթացին՝ ապահովելով հսկայական մեգապոլիսը էլեկտրականությամբ և ջերմությամբ:

Ինչպե՞ս է աշխատում համակցված ցիկլի էներգաբլոկը:

Ի՞նչ է դա և ի՞նչ սկզբունքներով են աշխատում ՋԷԿ-երը: Նման օբյեկտների ընդհանուր սահմանումը հնչում է մոտավորապես հետևյալ կերպ. դրանք էլեկտրակայաններ են, որոնք բնական էներգիան վերամշակում են էլեկտրական էներգիայի: Այդ նպատակների համար օգտագործվում է նաև բնական ծագման վառելիք։

Ջերմային էլեկտրակայանների շահագործման սկզբունքը. Կարճ նկարագրություն

Այսօր հենց այդպիսի օբյեկտներում է, որ այրումն առավել տարածված է ջերմային էներգիայի արտազատմամբ: ՋԷԿ-երի խնդիրն է օգտագործել այս էներգիան էլեկտրական էներգիա արտադրելու համար։

ՋԷԿ-երի շահագործման սկզբունքը ոչ միայն ջերմային էներգիայի արտադրությունն է, այլեւ արտադրությունը, որը սպառողներին մատակարարվում է նաեւ, օրինակ, տաք ջրի տեսքով։ Բացի այդ, այս էներգետիկ օբյեկտները արտադրում են ողջ էլեկտրաէներգիայի մոտ 76%-ը: Այս լայն կիրառումը պայմանավորված է նրանով, որ կայանի շահագործման համար հանածո վառելիքի առկայությունը բավականին մեծ է։ Երկրորդ պատճառն այն էր, որ վառելիքի արդյունահանման վայրից բուն կայան տեղափոխելը բավականին պարզ և արդիական աշխատանք է։ ՋԷԿ-երի շահագործման սկզբունքը նախագծված է այնպես, որ հնարավոր լինի օգտագործել աշխատանքային հեղուկի թափոնային ջերմությունը՝ սպառողին դրա երկրորդային մատակարարման համար:

Կայանների տարանջատում ըստ տեսակի

Հարկ է նշել, որ ջերմային կայանները կարելի է բաժանել տեսակների՝ կախված նրանից, թե ինչպիսի ջերմություն են նրանք արտադրում։ Եթե ​​ՋԷԿ-ի շահագործման սկզբունքը միայն էլեկտրաէներգիա արտադրելն է (այսինքն՝ ջերմային էներգիա չի մատակարարում սպառողին), ապա այն կոչվում է կոնդենսացիոն էլեկտրակայան (CES):

Էլեկտրական էներգիայի արտադրության, գոլորշու մատակարարման, ինչպես նաև սպառողին տաք ջրի մատակարարման համար նախատեսված օբյեկտներում կոնդենսացիոն տուրբինների փոխարեն կան շոգետուրբիններ։ Նաև կայանի նման տարրերում կա միջանկյալ գոլորշու արդյունահանում կամ հակաճնշման սարք: Այս տեսակի ՋԷԿ-ի հիմնական առավելությունն ու շահագործման սկզբունքն այն է, որ թափոնների գոլորշին օգտագործվում է նաև որպես ջերմության աղբյուր և մատակարարվում սպառողներին: Սա նվազեցնում է ջերմության կորուստը և հովացման ջրի քանակը:

Ջերմաէլեկտրակայանների շահագործման հիմնական սկզբունքները

Նախքան բուն գործողության սկզբունքը դիտարկելուն անցնելը, անհրաժեշտ է հասկանալ, թե ինչ կայանի մասին է խոսքը։ Նման օբյեկտների ստանդարտ դիզայնը ներառում է այնպիսի համակարգ, ինչպիսին է գոլորշու միջանկյալ գերտաքացումը: Դա անհրաժեշտ է, քանի որ միջանկյալ գերտաքացումով շղթայի ջերմային արդյունավետությունը կլինի ավելի բարձր, քան առանց դրա համակարգում: Պարզ խոսքերով, նման սխեմայով ՋԷԿ-ի շահագործման սկզբունքը շատ ավելի արդյունավետ կլինի նույն սկզբնական և վերջնական նշված պարամետրերով, քան առանց դրա: Այս ամենից կարելի է եզրակացնել, որ կայանի գործունեության հիմքը օրգանական վառելիքն է և տաքացվող օդը։

Աշխատանքի սխեման

ՋԷԿ-ի շահագործման սկզբունքը կառուցված է հետևյալ կերպ. Վառելիքի նյութը, ինչպես նաև օքսիդիչը, որի դերը առավել հաճախ խաղում է տաքացվող օդը, անընդհատ հոսքով սնվում է կաթսայատան վառարան: Որպես վառելիք կարող են հանդես գալ այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են ածուխը, նավթը, մազութը, գազը, թերթաքարը և տորֆը։ Եթե ​​խոսենք Ռուսաստանի Դաշնության տարածքում ամենատարածված վառելիքի մասին, ապա դա ածուխի փոշին է: Ավելին, ՋԷԿ-երի շահագործման սկզբունքը կառուցված է այնպես, որ վառելիքի այրման արդյունքում առաջացած ջերմությունը տաքացնում է ջուրը գոլորշու կաթսայում: Տաքացման արդյունքում հեղուկը վերածվում է հագեցած գոլորշու, որը գոլորշու ելքի միջոցով մտնում է շոգետուրբին։ Կայանում այս սարքի հիմնական նպատակը ներգնա գոլորշու էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածելն է։

Տուրբինի բոլոր տարրերը, որոնք կարող են շարժվել, սերտորեն կապված են լիսեռի հետ, ինչի արդյունքում նրանք պտտվում են որպես մեկ մեխանիզմ։ Որպեսզի լիսեռը պտտվի, գոլորշու տուրբինը գոլորշու կինետիկ էներգիան փոխանցում է ռոտորին:

Կայանի մեխանիկական մաս

ՋԷԿ-ի մեխանիկական մասում նախագծումը և շահագործման սկզբունքը կապված է ռոտորի աշխատանքի հետ: Գոլորշին, որը գալիս է տուրբինից, ունի շատ բարձր ճնշում և ջերմաստիճան։ Դրա պատճառով ստեղծվում է գոլորշու ներքին բարձր էներգիա, որը կաթսայից հոսում է դեպի տուրբինի վարդակներ։ Տուրբինի շեղբերների վրա գործում են գոլորշու շիթերը, որոնք անցնում են վարդակով շարունակական հոսքով, բարձր արագությամբ, որը հաճախ նույնիսկ բարձր է ձայնի արագությունից։ Այս տարրերը կոշտորեն ամրացված են սկավառակի վրա, որն, իր հերթին, սերտորեն կապված է լիսեռի հետ: Ժամանակի այս պահին գոլորշու մեխանիկական էներգիան վերածվում է ռոտորային տուրբինների մեխանիկական էներգիայի: Եթե ​​ավելի ճշգրիտ խոսենք ջերմային էլեկտրակայանների շահագործման սկզբունքի մասին, ապա մեխանիկական ազդեցությունը ազդում է տուրբոգեներատորի ռոտորի վրա: Դա պայմանավորված է նրանով, որ սովորական ռոտորի լիսեռը և գեներատորը սերտորեն կապված են միմյանց հետ: Եվ հետո կա բավականին հայտնի, պարզ և հասկանալի գործընթաց՝ մեխանիկական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու այնպիսի սարքում, ինչպիսին գեներատորն է:

Գոլորշի շարժում ռոտորից հետո

Այն բանից հետո, երբ ջրային գոլորշին անցնում է տուրբինով, նրա ճնշումը և ջերմաստիճանը զգալիորեն նվազում են, և այն մտնում է կայանի հաջորդ մասը՝ կոնդենսատորը։ Այս տարրի ներսում գոլորշին նորից վերածվում է հեղուկի: Այս առաջադրանքը կատարելու համար կոնդենսատորի ներսում սառեցնող ջուր կա, որն այնտեղ մատակարարվում է սարքի պատերի ներսում անցնող խողովակների միջոցով։ Այն բանից հետո, երբ գոլորշին նորից վերածվում է ջրի, այն դուրս է մղվում կոնդենսատային պոմպի միջոցով և մտնում հաջորդ խցիկ՝ դեզերատոր: Կարևոր է նաև նշել, որ մղվող ջուրն անցնում է վերականգնող ջեռուցիչներով:

Օդազերծիչի հիմնական խնդիրն է ելքային ջրից գազերը հեռացնելը: Մաքրման գործողության հետ միաժամանակ հեղուկը տաքացվում է այնպես, ինչպես ռեգեներատիվ ջեռուցիչներում: Այդ նպատակով օգտագործվում է գոլորշու ջերմությունը, որը վերցվում է տուրբին մտնողից։ Օդազերծման գործողության հիմնական նպատակն է թթվածնի և ածխածնի երկօքսիդի պարունակությունը հեղուկում հասցնել ընդունելի արժեքների: Սա օգնում է նվազեցնել կոռոզիայի արագությունը այն ուղիների վրա, որոնցով ջուրը և գոլորշին են մատակարարվում:

Ածխի կայաններ

Ջերմային էլեկտրակայանների շահագործման սկզբունքի մեծ կախվածություն կա օգտագործվող վառելիքի տեսակից։ Տեխնոլոգիական տեսանկյունից ամենադժվար ներդրվող նյութը ածուխն է։ Չնայած դրան, հումքը հանդիսանում է էներգիայի հիմնական աղբյուրը նման օբյեկտներում, որոնց թիվը կազմում է կայանների ընդհանուր մասնաբաժնի մոտավորապես 30%-ը: Բացի այդ, նախատեսվում է ավելացնել նման օբյեկտների թիվը։ Հարկ է նաև նշել, որ կայանի շահագործման համար պահանջվող ֆունկցիոնալ խցիկների թիվը շատ ավելի մեծ է, քան մյուս տեսակներին:

Ինչպե՞ս են ՋԷԿ-երը աշխատում ածուխի վառելիքով:

Կայանի շարունակական աշխատանքի համար երկաթուղային գծերով անընդհատ ածուխ է բերվում, որը բեռնաթափվում է հատուկ բեռնաթափման սարքերի միջոցով։ Այնուհետև կան այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են, որոնց միջոցով բեռնաթափված ածուխը մատակարարվում է պահեստ: Հաջորդը, վառելիքը մտնում է ջարդիչ գործարան: Անհրաժեշտության դեպքում հնարավոր է շրջանցել պահեստ ածուխ հասցնելու գործընթացը և այն ուղղակիորեն տեղափոխել ջարդիչներին բեռնաթափման սարքերից։ Այս փուլն անցնելուց հետո մանրացված հումքը մտնում է ածխի հումքի բունկեր։ Հաջորդ քայլը նյութը սնուցիչների միջոցով փոշիացված ածխի գործարաններին մատակարարելն է: Հաջորդը, ածխի փոշին, օգտագործելով օդաճնշական փոխադրման մեթոդը, սնվում է ածխի փոշու բունկեր: Այս ճանապարհով նյութը շրջանցում է այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են տարանջատիչը և ցիկլոնը, և վազվզողից այն արդեն հոսում է սնուցիչների միջով անմիջապես դեպի այրիչներ: Ցիկլոնի միջով անցնող օդը ներծծվում է ջրաղացի օդափոխիչով, այնուհետև սնվում է կաթսայի այրման պալատ:

Ավելին, գազի շարժումը մոտավորապես հետևյալն է թվում. Այրման կաթսայի խցիկում ձևավորված ցնդող նյութը հաջորդաբար անցնում է այնպիսի սարքերով, ինչպիսիք են կաթսայատան կայանի գազի խողովակները, այնուհետև, եթե օգտագործվում է գոլորշու տաքացման համակարգ, գազը մատակարարվում է առաջնային և երկրորդային գերտաքացուցիչին: Այս խցիկում, ինչպես նաև ջրի էկոնոմիզատորում գազը թողնում է իր ջերմությունը աշխատանքային հեղուկը տաքացնելու համար: Հաջորդը, տեղադրվում է օդային գերտաքացուցիչ կոչվող տարր: Այստեղ գազի ջերմային էներգիան օգտագործվում է մուտքային օդը տաքացնելու համար։ Այս բոլոր տարրերի միջով անցնելուց հետո ցնդող նյութը անցնում է մոխրի հավաքիչ, որտեղ այն մաքրվում է մոխիրից։ Դրանից հետո ծխի պոմպերը գազը դուրս են հանում և գազատար խողովակի միջոցով այն բաց թողնում մթնոլորտ:

Ջերմային էլեկտրակայաններ և ատոմակայաններ

Շատ հաճախ հարց է առաջանում, թե ինչն է ընդհանրություն ՋԷԿ-երի միջև և արդյոք նմանություններ կան ՋԷԿ-երի և ատոմակայանների շահագործման սկզբունքներում։

Եթե ​​խոսենք նրանց նմանությունների մասին, ապա դրանք մի քանիսն են։ Նախ՝ երկուսն էլ այնպես են կառուցված, որ իրենց աշխատանքի համար օգտագործում են բրածո և արտազատվող բնական ռեսուրս։ Բացի այդ, կարելի է նշել, որ երկու օբյեկտներն էլ ուղղված են ոչ միայն էլեկտրական էներգիայի, այլև ջերմային էներգիայի արտադրությանը։ Գործառնական սկզբունքների նմանությունները կայանում են նաև նրանում, որ ջերմաէլեկտրակայանները և ատոմակայանները ունեն տուրբիններ և գոլորշու գեներատորներ, որոնք ներգրավված են շահագործման գործընթացում: Ավելին, կան միայն որոշ տարբերություններ. Դրանց թվում է այն փաստը, որ, օրինակ, ՋԷԿ-երից ստացվող շինարարության և էլեկտրաէներգիայի արժեքը շատ ավելի ցածր է, քան ատոմակայաններից։ Բայց, մյուս կողմից, ատոմակայանները չեն աղտոտում մթնոլորտը, քանի դեռ թափոնները ճիշտ հեռացվում են և վթարներ չեն լինում։ Մինչդեռ ՋԷԿ-երը, իրենց շահագործման սկզբունքով, մշտապես մթնոլորտ են արտանետում վնասակար նյութեր։

Այստեղ է ատոմակայանների և ջերմային էլեկտրակայանների շահագործման հիմնական տարբերությունը։ Եթե ​​ջերմային օբյեկտներում վառելիքի այրման ջերմային էներգիան ամենից հաճախ փոխանցվում է ջրի կամ վերածվում գոլորշու, ապա ատոմակայաններում էներգիան վերցվում է ուրանի ատոմների տրոհումից։ Ստացված էներգիան օգտագործվում է տարբեր նյութերի տաքացման համար, իսկ ջուրն այստեղ բավականին հազվադեպ է օգտագործվում: Բացի այդ, բոլոր նյութերը պարունակվում են փակ, կնքված սխեմաներում:

Թաղային ջեռուցում

Որոշ ջերմաէլեկտրակայաններում դրանց նախագծումը կարող է ներառել համակարգ, որը կարգավորում է բուն էլեկտրակայանի, ինչպես նաև հարակից գյուղի ջեռուցումը, եթե այդպիսին կա: Այս տեղակայման ցանցային ջեռուցիչներին տուրբինից գոլորշի է վերցվում, ինչպես նաև կա կոնդենսատի հեռացման հատուկ գիծ։ Ջուրը մատակարարվում և դուրս է գալիս հատուկ խողովակաշարային համակարգով։ Էլեկտրական էներգիան, որը կստեղծվի այս եղանակով, հեռացվում է էլեկտրական գեներատորից և փոխանցվում սպառողին՝ անցնելով բարձրացող տրանսֆորմատորներով։

Հիմնական սարքավորումներ

Եթե ​​խոսենք ջերմային էլեկտրակայաններում շահագործվող հիմնական տարրերի մասին, ապա դրանք կաթսայատներ են, ինչպես նաև տուրբինային ագրեգատներ՝ զուգակցված էլեկտրական գեներատորի և կոնդենսատորի հետ: Հիմնական սարքավորումների և լրացուցիչ սարքավորումների հիմնական տարբերությունն այն է, որ այն ունի ստանդարտ պարամետրեր իր հզորության, արտադրողականության, գոլորշու պարամետրերի, ինչպես նաև լարման և հոսանքի և այլնի առումով: Կարելի է նաև նշել, որ հիմնական տարրերի տեսակը և քանակը. ընտրվում են՝ կախված նրանից, թե որքան հզորություն է պետք ձեռք բերել մեկ ջերմաէլեկտրակայանից, ինչպես նաև դրա շահագործման ռեժիմից: ՋԷԿ-երի շահագործման սկզբունքի անիմացիան կարող է օգնել ավելի մանրամասն հասկանալ այս հարցը:

Ռուսաստանում էլեկտրակայանների հիմնական տեսակը ջերմաէլեկտրակայաններն են (CHP): Այս կայանքները արտադրում են Ռուսաստանի էլեկտրաէներգիայի մոտավորապես 67%-ը: Նրանց տեղադրման վրա ազդում են վառելիքի և սպառողական գործոնները: Ամենահզոր էլեկտրակայանները գտնվում են այն վայրերում, որտեղ արտադրվում է վառելիք։ Բարձր կալորիականությամբ, տեղափոխելի վառելիք օգտագործող ՋԷԿ-երն ուղղված են սպառողներին։

ՋԷԿ-երը օգտագործում են վառելիքի լայնորեն հասանելի ռեսուրսներ, գտնվում են համեմատաբար ազատ տեղակայման մեջ և կարողանում են էլեկտրաէներգիա արտադրել առանց սեզոնային տատանումների: Դրանց կառուցումն իրականացվում է արագ և ենթադրում է ավելի քիչ աշխատուժի և նյութական ծախսեր։ Սակայն ՋԷԿ-ն ունի զգալի թերություններ. Նրանք օգտագործում են չվերականգնվող ռեսուրսներ, ունեն ցածր արդյունավետություն (30-35%), չափազանց բացասաբար են ազդում շրջակա միջավայրի վրա։ Ամբողջ աշխարհում ջերմային էլեկտրակայանները տարեկան մթնոլորտ են արտանետում 200-250 մլն տոննա մոխիր և մոտ 60 մլն տոննա ծծմբի երկօքսիդ 6, ինչպես նաև կլանում են հսկայական քանակությամբ թթվածին: Պարզվել է, որ միկրոդոզաներում ածուխը գրեթե միշտ պարունակում է U 238, Th 232 և ռադիոակտիվ ածխածնի իզոտոպ։ Ռուսաստանում ջերմաէլեկտրակայանների մեծ մասը հագեցած չէ ծխի գազերը ծծմբից և ազոտի օքսիդներից մաքրելու արդյունավետ համակարգերով: Թեև բնական գազով աշխատող կայանքները էկոլոգիապես ավելի մաքուր են, քան ածուխի, թերթաքարի և մազութի գործարանները, գազատարների տեղադրումը (հատկապես հյուսիսային շրջաններում) վնասում է շրջակա միջավայրին:

ՋԷԿվառելիքի էներգիան էլեկտրական և (ընդհանուր առմամբ) ջերմային էներգիայի վերածող սարքավորումների և սարքերի համալիր է։

ՋԷԿ-երը բնութագրվում են մեծ բազմազանությամբ և կարող են դասակարգվել ըստ տարբեր չափանիշների:

1. Ըստ մատակարարվող էներգիայի նշանակության և տեսակի՝ էլեկտրակայանները բաժանվում են տարածաշրջանային և արդյունաբերական։

Թաղային էլեկտրակայանները անկախ հանրային էլեկտրակայաններ են, որոնք սպասարկում են տարածաշրջանի բոլոր տեսակի սպառողներին (արդյունաբերական ձեռնարկություններ, տրանսպորտ, բնակչություն և այլն): Շրջանի կոնդենսացիոն էլեկտրակայանները, որոնք հիմնականում արտադրում են էլեկտրաէներգիա, հաճախ պահպանում են իրենց պատմական անվանումը՝ GRES (պետական ​​թաղամասային էլեկտրակայաններ)։ Շրջանի էլեկտրակայանները, որոնք արտադրում են էլեկտրական և ջերմային էներգիա (գոլորշու կամ տաք ջրի տեսքով) կոչվում են համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ (CHP): CHP կայանները էլեկտրաէներգիայի և ջերմության համակցված արտադրության կայանքներ են: Դրանց արդյունավետությունը հասնում է 70%-ի՝ IES-ի 30-35%-ի դիմաց: CHP կայանները կապված են սպառողների հետ, քանի որ Ջերմափոխադրման շառավիղը (գոլորշի, տաք ջուր) 15-20 կմ է։ CHP կայանի առավելագույն հզորությունը պակաս է CPP-ի հզորությունից:

Որպես կանոն, պետական ​​շրջանային էլեկտրակայանները և շրջանային ջերմաէլեկտրակայանները ունեն ավելի քան 1 մլն կՎտ հզորություն։

Արդյունաբերական էլեկտրակայանները էլեկտրակայաններ են, որոնք ջերմային և էլեկտրական էներգիա են մատակարարում կոնկրետ արտադրական ձեռնարկություններին կամ դրանց համալիրին, օրինակ՝ քիմիական արտադրության գործարանին: Արդյունաբերական էլեկտրակայանները արդյունաբերական ձեռնարկությունների մի մասն են, որոնց սպասարկում են։ Դրանց հզորությունը որոշվում է արդյունաբերական ձեռնարկությունների ջերմային և էլեկտրական էներգիայի կարիքներով և, որպես կանոն, զգալիորեն պակաս է շրջանային ջերմաէլեկտրակայաններից։ Հաճախ արդյունաբերական էլեկտրակայանները գործում են ընդհանուր էլեկտրական ցանցում, սակայն ենթակա չեն էներգահամակարգի դիսպետչերին: Ստորև ներկայացված են միայն թաղամասային էլեկտրակայանները:

2. Կախված օգտագործվող վառելիքի տեսակից, ՋԷԿ-երը բաժանվում են օրգանական վառելիքի և միջուկային վառելիքով աշխատող էլեկտրակայանների:

Հանածո վառելիքով աշխատող ջերմաէլեկտրակայանները կոչվում են կոնդենսացիոն էլեկտրակայաններ (CPS). Միջուկային վառելիքն օգտագործվում է ատոմակայաններում (ԱԷԿ): Այս իմաստով է, որ այս տերմինը կօգտագործվի ստորև, թեև ջերմային էլեկտրակայանները, ատոմակայանները, գազատուրբինային էլեկտրակայանները (GTPP) և համակցված ցիկլով էլեկտրակայանները (CGPP) նույնպես ջերմային էլեկտրակայաններ են, որոնք գործում են ջերմային փոխակերպման սկզբունքով։ էներգիան վերածվում է էլեկտրական էներգիայի.

Ջերմային կայանքների մեջ առաջնային դերը խաղում են կոնդենսացիոն էլեկտրակայանները (CPS): Դրանք ձգվում են դեպի վառելիքի աղբյուրները և սպառողները, և, հետևաբար, շատ տարածված են: Որքան մեծ է IES-ը, այնքան այն կարող է էլեկտրաէներգիա փոխանցել, այսինքն. Հզորության մեծացմանը զուգահեռ մեծանում է վառելիքի և էներգիայի գործոնի ազդեցությունը:

ՋԷԿ-երի համար որպես օրգանական վառելիք օգտագործվում են գազային, հեղուկ և պինդ վառելիքները։ Վառելիքի հիմքերի վրա կենտրոնացումը տեղի է ունենում վառելիքի էժան և ոչ փոխադրելի ռեսուրսների առկայության դեպքում (Կանսկ-Աչինսկի ավազանի շագանակագույն ածուխներ) կամ տորֆ, թերթաքար և մազութ օգտագործող էլեկտրակայանների դեպքում (այդպիսի CPP-ները սովորաբար կապված են նավթավերամշակման կենտրոնների հետ։ ) Ռուսաստանի ջերմաէլեկտրակայանների մեծ մասը, հատկապես եվրոպական մասում, բնական գազը սպառում է որպես հիմնական վառելիք, իսկ մազութը՝ որպես պահեստային վառելիք՝ օգտագործելով վերջինս, բարձր գնի պատճառով, միայն ծայրահեղ դեպքերում. Նման ջերմաէլեկտրակայանները կոչվում են գազայուղային էլեկտրակայաններ։ Շատ շրջաններում, հիմնականում Ռուսաստանի ասիական հատվածում, հիմնական վառելիքը ջերմային ածուխն է՝ ցածր կալորիականությամբ ածուխը կամ բարձր կալորիականությամբ ածխի թափոնները (անտրացիտի ածուխ - Ա.Ս.): Քանի որ մինչ այրումը նման ածուխները մանրացվում են հատուկ ջրաղացներում մինչև փոշոտ վիճակ, այդպիսի ջերմաէլեկտրակայանները կոչվում են փոշիացված ածուխ:

3. Տուրբինային ագրեգատների ռոտորների պտտման մեխանիկական էներգիայի ջերմային էներգիան փոխարկելու համար ջերմային էլեկտրակայաններում օգտագործվող ջերմային էլեկտրակայանների տեսակից ելնելով` առանձնանում են շոգետուրբինային, գազատուրբինային և համակցված ցիկլի էլեկտրակայանները:

Գոլորշի տուրբինային էլեկտրակայանների հիմքը գոլորշու տուրբինային միավորներն են (STU), որոնք օգտագործում են ամենաբարդ, ամենահզոր և չափազանց առաջադեմ էներգիայի մեքենան՝ գոլորշու տուրբինը՝ ջերմային էներգիան մեխանիկական էներգիայի փոխակերպելու համար: PTU-ն ջերմային էլեկտրակայանների, համակցված ջերմաէլեկտրակայանների և ատոմակայանների հիմնական տարրն է։

Գազի տուրբինային ջերմային էլեկտրակայաններ (GTPP)հագեցած են գազատուրբինային ագրեգատներով (GTU), որոնք աշխատում են գազային կամ ծայրահեղ դեպքում՝ հեղուկ (դիզելային) վառելիքով։ Քանի որ գազատուրբինային կայանի հետևում գտնվող գազերի ջերմաստիճանը բավականին բարձր է, դրանք կարող են օգտագործվել արտաքին սպառողներին ջերմային էներգիա մատակարարելու համար: Նման էլեկտրակայանները կոչվում են GTU-CHP: Ներկայումս Ռուսաստանում գործում է մեկ գազատուրբինային էլեկտրակայան (GRES-3 Կլասոնի անվ. Էլեկտրոգորսկ, Մոսկվայի մարզ) 600 ՄՎտ հզորությամբ և մեկ գազատուրբինային համակցված էլեկտրակայան (Մոսկվայի մարզի Էլեկտրոստալ քաղաքում):

Համակցված ցիկլի ջերմաէլեկտրակայաններհագեցած են համակցված ցիկլի գազատուրբինային ագրեգատներով (CCGT), որոնք գազատուրբինային ագրեգատների և շոգետուրբինային ագրեգատների համակցություն են, ինչը թույլ է տալիս բարձր արդյունավետություն: CCGT-CHP կայանները կարող են նախագծվել որպես կոնդենսացիոն կայաններ (CCP-CHP) և ջերմային էներգիայի մատակարարմամբ (CCP-CHP): Ռուսաստանում գործում է միայն մեկ CCGT-CHP (PGU-450T)՝ 450 ՄՎտ հզորությամբ։ Նևիննոմիսսկի պետական ​​շրջանի էլեկտրակայանը շահագործում է PGU-170 էներգաբլոկը՝ 170 ՄՎտ հզորությամբ, իսկ Սանկտ Պետերբուրգի հարավային ՋԷԿ-ում՝ 300 ՄՎտ հզորությամբ PGU-300 էներգաբլոկ։

4. Գոլորշի խողովակաշարերի տեխնոլոգիական սխեմայի համաձայն, ՋԷԿ-երը բաժանվում են բլոկային ջերմաէլեկտրակայանների և խաչաձև միացումներով ջերմաէլեկտրակայանների:

Մոդուլային ջերմաէլեկտրակայանները բաղկացած են առանձին, սովորաբար նույն տիպի էլեկտրակայաններից՝ էներգաբլոկներից։ Էներգաբլոկում յուրաքանչյուր կաթսա գոլորշի է մատակարարում միայն իր տուրբինին, որից խտացումից հետո վերադառնում է միայն իր կաթսա։ Բոլոր հզոր պետական ​​թաղամասային էլեկտրակայանները և ջերմաէլեկտրակայանները, որոնք ունեն, այսպես կոչված, գոլորշու միջանկյալ գերտաքացում, կառուցված են բլոկային սխեմայով։ Խաչաձև միացումներով ՋԷԿ-երում կաթսաների և տուրբինների շահագործումն ապահովվում է այլ կերպ. ՋԷԿ-ի բոլոր կաթսաները գոլորշի են մատակարարում մեկ ընդհանուր գոլորշու գծին (կոլեկտորին), իսկ ՋԷԿ-ի բոլոր շոգետուրբինները սնվում են դրանից: Համաձայն այս սխեմայի, կառուցվում են առանց միջանկյալ գերտաքացման CES-ներ և գրեթե բոլոր ջերմային էներգիայի կայանները, որոնք ունեն ենթակրիտիկական սկզբնական գոլորշու պարամետրեր:

5. Ելնելով սկզբնական ճնշման մակարդակից՝ առանձնանում են ենթակրիտիկական ճնշման և գերկրիտիկական ճնշման (ՍԳԿ) ջերմային էլեկտրակայանները։

Կրիտիկական ճնշումը 22,1 ՄՊա է (225,6 at): Ռուսաստանի ջերմային և էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերությունում նախնական պարամետրերը ստանդարտացված են. ՋԷԿ-երը և համակցված ջերմաէլեկտրակայանները կառուցված են 8,8 և 12,8 ՄՊա (90 և 130 ատմ) ենթակրիտիկական ճնշման համար, իսկ SKD-ի համար՝ 23,5 ՄՊա (240 ատմ): . Գերկրիտիկական պարամետրերով ՋԷԿ-երը, տեխնիկական պատճառներով, կատարվում են միջանկյալ գերտաքացումով և բլոկային դիագրամի համաձայն։ Հաճախ ջերմաէլեկտրակայանները կամ համակցված ջերմաէլեկտրակայանները կառուցվում են մի քանի փուլով` հերթերով, որոնց պարամետրերը բարելավվում են յուրաքանչյուր նոր փուլի գործարկումով:

Դիտարկենք օրգանական վառելիքի վրա աշխատող տիպիկ կոնդենսացիոն ՋԷԿ (նկ. 3.1):

Բրինձ. 3.1. Գազ–նավթի ջերմային հավասարակշռությունը և

փոշիացված քարածուխ (թվերը փակագծերում) ՋԷԿ

Վառելիքը մատակարարվում է կաթսային և այն այրելու համար այստեղ մատակարարվում է օքսիդիչ՝ թթվածին պարունակող օդ։ Օդը վերցվում է մթնոլորտից։ Կախված այրման բաղադրությունից և ջերմությունից՝ 1 կգ վառելիքի ամբողջական այրումը պահանջում է 10–15 կգ օդ և, հետևաբար, օդը նաև բնական «հումք» է էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար, որը այրման հասցնելու համար։ գոտում անհրաժեշտ է ունենալ հզոր, բարձր արտադրողականության գերլիցքավորիչներ։ Քիմիական այրման ռեակցիայի արդյունքում, որի ժամանակ վառելիքի ածխածինը C-ն վերածվում է CO 2 և CO օքսիդների, ջրածինը H 2-ը՝ ջրի գոլորշու H 2 O, ծծումբը S-ը՝ SO 2 և SO 3 օքսիդների և այլն, վառելիքի այրում։ ձևավորվում են արտադրանքներ՝ տարբեր բարձր ջերմաստիճան գազերի խառնուրդ։ Հենց վառելիքի այրման արտադրանքի ջերմային էներգիան է ջերմային էլեկտրակայանների արտադրած էլեկտրաէներգիայի աղբյուրը:

Հաջորդը, կաթսայի ներսում, ծխատար գազերից ջերմությունը փոխանցվում է խողովակների ներսում շարժվող ջրին: Ցավոք, վառելիքի այրման արդյունքում թողարկված ոչ ողջ ջերմային էներգիան կարող է ջուր փոխանցվել տեխնիկական և տնտեսական պատճառներով: Վառելիքի այրման արտադրանքները (ծխատար գազերը), որոնք սառչում են մինչև 130–160 °C ջերմաստիճան, դուրս են գալիս ջերմաէլեկտրակայանից ծխնելույզի միջով: Ծխատար գազերով տարվող ջերմության մասը՝ կախված օգտագործվող վառելիքի տեսակից, աշխատանքային ռեժիմից և աշխատանքի որակից, կազմում է 5–15%։

Կաթսայի ներսում մնացած և ջրին փոխանցվող ջերմային էներգիայի մի մասն ապահովում է բարձր սկզբնական պարամետրերով գոլորշու ձևավորում։ Այս գոլորշին ուղարկվում է գոլորշու տուրբին: Տուրբինի ելքի մոտ խորը վակուում է պահպանվում՝ օգտագործելով կոնդենսատոր կոչվող սարքը. գոլորշու տուրբինի հետևում ճնշումը 3–8 կՊա է (հիշենք, որ մթնոլորտային ճնշումը 100 կՊա մակարդակի վրա է)։ Ուստի գոլորշին, բարձր ճնշմամբ մտնելով տուրբին, շարժվում է դեպի կոնդենսատոր, որտեղ ճնշումը ցածր է, և ընդարձակվում։ Հենց գոլորշու ընդլայնումն է ապահովում նրա պոտենցիալ էներգիայի վերածումը մեխանիկական աշխատանքի։ Գոլորշի տուրբինը նախագծված է այնպես, որ գոլորշու ընդլայնման էներգիան վերածվի իր ռոտորի պտույտի: Տուրբինի ռոտորը միացված է էլեկտրական գեներատորի ռոտորին, որի ստատորի ոլորուններում առաջանում է էլեկտրական էներգիա, որը հանդիսանում է ՋԷԿ-ի շահագործման վերջնական օգտակար արդյունքը (լավը)։

Կոնդենսատորը, որը ոչ միայն ցածր ճնշում է ապահովում տուրբինի հետևում, այլև առաջացնում է գոլորշու խտացում (վերածվում ջրի), աշխատելու համար պահանջում է մեծ քանակությամբ սառը ջուր: Սա ՋԷԿ-երին մատակարարվող «հումքի» երրորդ տեսակն է, և ՋԷԿ-երի շահագործման համար վառելիքից պակաս կարևոր չէ։ Հետևաբար, ՋԷԿ-երը կառուցվում են կա՛մ գոյություն ունեցող բնական ջրի աղբյուրների մոտ (գետ, ծով), կա՛մ արհեստական ​​աղբյուրներ (հովացման լճակ, օդային հովացման աշտարակներ և այլն):

Ջերմային էլեկտրակայաններում հիմնական ջերմային կորուստը տեղի է ունենում խտացման ջերմության հովացման ջրին փոխանցելու պատճառով, որն այնուհետև այն բաց է թողնում շրջակա միջավայր: ՋԷԿ-ին վառելիքով մատակարարվող ջերմության ավելի քան 50%-ը կորչում է հովացման ջրի ջերմության հետ։ Բացի այդ, արդյունքը շրջակա միջավայրի ջերմային աղտոտումն է։

Վառելիքի ջերմային էներգիայի մի մասը սպառվում է ՋԷԿ-ի ներսում կա՛մ ջերմության տեսքով (օրինակ՝ ջերմաէլեկտրակայանին մատակարարվող մազութը երկաթուղային տանկերում հաստ ձևով) կամ էլ էլեկտրաէներգիայի տեսքով ( օրինակ՝ տարբեր նպատակներով պոմպերի համար էլեկտրական շարժիչներ վարելու համար): Կորուստների այս մասը կոչվում է սեփական կարիքներ։

ՋԷԿ-երի բնականոն շահագործման համար, բացի «հումքից» (վառելիք, հովացման ջուր, օդ), պահանջվում են շատ այլ նյութեր՝ յուղ քսելու համակարգերի շահագործման համար, տուրբինների կարգավորում և պաշտպանություն, ռեակտիվներ (խեժեր) աշխատանքային հեղուկը մաքրելու համար, բազմաթիվ վերանորոգման նյութեր։

Ի վերջո, հզոր ջերմաէլեկտրակայանները սպասարկվում են մեծ թվով անձնակազմի կողմից, որոնք ապահովում են ընթացիկ շահագործումը, սարքավորումների սպասարկումը, տեխնիկական և տնտեսական ցուցանիշների վերլուծությունը, մատակարարումը, կառավարումը և այլն: Մոտավորապես կարելի է ենթադրել, որ 1 ՄՎտ դրվածքային հզորության համար անհրաժեշտ է 1 հոգի և, հետևաբար, հզոր ՋԷԿ-ի աշխատակազմը մի քանի հազար մարդ է։ Ցանկացած կոնդենսացիոն շոգետուրբինային էլեկտրակայան ներառում է չորս պարտադիր տարրեր.

· էներգիայի կաթսա, կամ պարզապես կաթսա, որի մեջ սնուցվող ջուրը մատակարարվում է բարձր ճնշման տակ, վառելիք և մթնոլորտային օդ՝ այրման համար։ Այրման գործընթացը տեղի է ունենում կաթսայատան վառարանում - վառելիքի քիմիական էներգիան վերածվում է ջերմային և ճառագայթային էներգիայի: Կերակրման ջուրը հոսում է կաթսայի ներսում գտնվող խողովակային համակարգով: Այրվող վառելիքը ջերմության հզոր աղբյուր է, որը փոխանցվում է սնուցող ջրին։ Վերջինս տաքացնում են մինչև եռման աստիճանը և գոլորշիանում։ Ստացված գոլորշին նույն կաթսայում գերտաքացվում է եռման կետից բարձր։ Այս գոլորշին, 540°C ջերմաստիճանով և 13–24 ՄՊա ճնշմամբ, մեկ կամ մի քանի խողովակաշարով մատակարարվում է գոլորշու տուրբինին.

· տուրբինային ագրեգատ, որը բաղկացած է գոլորշու տուրբինից, էլեկտրական գեներատորից և գրգռիչից: Գոլորշի տուրբին, որում գոլորշին ընդլայնվում է մինչև շատ ցածր ճնշում (մոտ 20 անգամ պակաս, քան մթնոլորտային ճնշումը), սեղմված և ջեռուցվող գոլորշու պոտենցիալ էներգիան փոխակերպում է տուրբինի ռոտորի պտտման կինետիկ էներգիայի։ Տուրբինը վարում է էլեկտրական գեներատոր, որը գեներատորի ռոտորի պտտման կինետիկ էներգիան վերածում է էլեկտրական հոսանքի։ Էլեկտրական գեներատորը բաղկացած է ստատորից, որի էլեկտրական ոլորուններում առաջանում է հոսանք, և ռոտորից, որը պտտվող էլեկտրամագնիս է, որն աշխատում է գրգռիչով.

· Կոնդենսատորը ծառայում է տուրբինից եկող գոլորշու խտացմանը և խորը վակուում ստեղծելու համար։ Սա հնարավորություն է տալիս զգալիորեն նվազեցնել էներգիայի սպառումը ստացված ջրի հետագա սեղմման համար և միևնույն ժամանակ բարձրացնել գոլորշու արդյունավետությունը, այսինքն. ավելի շատ էներգիա ստանալ կաթսայի կողմից առաջացած գոլորշուց;

· սնուցող պոմպ՝ կաթսային սնուցող ջուր մատակարարելու և տուրբինի դիմաց բարձր ճնշում ստեղծելու համար:

Այսպիսով, PTU-ում աշխատանքային հեղուկի վրայով տեղի է ունենում այրված վառելիքի քիմիական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելու շարունակական ցիկլ:

Բացի թվարկված տարրերից, իրական STP-ը լրացուցիչ պարունակում է մեծ քանակությամբ պոմպեր, ջերմափոխանակիչներ և այլ սարքեր, որոնք անհրաժեշտ են դրա արդյունավետությունը բարձրացնելու համար: Գազով աշխատող ՋԷԿ-ում էլեկտրաէներգիա արտադրելու տեխնոլոգիական գործընթացը ներկայացված է Նկ. 3.2.

Քննարկվող էլեկտրակայանի հիմնական տարրերը (նկ. 3.2) կաթսայատունն է, որն արտադրում է բարձր պարամետրերով գոլորշի. տուրբինային կամ շոգետուրբինային միավոր, որը գոլորշու ջերմությունը վերածում է տուրբինի ռոտորի պտտման մեխանիկական էներգիայի և էլեկտրական սարքերի (էլեկտրական գեներատոր, տրանսֆորմատոր և այլն), որոնք ապահովում են էլեկտրաէներգիայի արտադրություն։

Կաթսայի տեղադրման հիմնական տարրը կաթսան է: Կաթսայի շահագործման համար գազը մատակարարվում է հիմնական գազատարին միացված գազաբաշխիչ կայանից (նկարում ներկայացված չէ) գազի բաշխման կետ (ՀՆԱ) 1: Այստեղ նրա ճնշումը նվազեցվում է մինչև մի քանի մթնոլորտ և այն մատակարարվում է այրիչներին: 2 գտնվում է կաթսայի հատակում (այդպիսի այրիչները կոչվում են օջախի այրիչներ):

Բրինձ. 3.2. Գազով աշխատող ՋԷԿ-երում էլեկտրաէներգիայի արտադրության տեխնոլոգիական գործընթացը

Կաթսան ինքնին U-աձև կառույց է՝ ուղղանկյուն խաչմերուկի գազատարներով։ Դրա ձախ հատվածը կոչվում է կրակատուփ: Հրդեհի տուփի ներսն ազատ է, և վառելիքը, այս դեպքում գազը, այրվում է դրա մեջ: Դրա համար հատուկ փչակ 28-ը անընդհատ տաք օդ է մատակարարում այրիչներին, որոնք ջեռուցվում են օդատաքացուցիչում 25: Նկ. Նկար 3.2-ում ներկայացված է այսպես կոչված պտտվող օդային տաքացուցիչը, որի ջերմապահպանման փաթեթը հեղափոխության առաջին կեսում տաքացվում է արտանետվող ծխի գազերով, իսկ հեղափոխության երկրորդ կեսում՝ մթնոլորտից եկող օդը: Օդի ջերմաստիճանը բարձրացնելու համար օգտագործվում է վերաշրջանառություն. կաթսայից դուրս եկող ծխատար գազերի մի մասն օգտագործվում է հատուկ շրջանառության օդափոխիչով: 29 մատակարարվում է հիմնական օդին և խառնվում դրա հետ: Տաք օդը խառնվում է գազի հետ և կաթսայի այրիչների միջով սնվում է իր կրակարկղի մեջ՝ այն խցիկը, որում այրվում է վառելիքը: Այրվելիս առաջանում է ջահ, որը ճառագայթային էներգիայի հզոր աղբյուր է։ Այսպիսով, երբ վառելիքը այրվում է, դրա քիմիական էներգիան վերածվում է ջահի ջերմային և ճառագայթային էներգիայի:

Վառարանի պատերը պատված են էկրաններով 19 - խողովակներ, որոնց կերակրման ջուրը մատակարարվում է էկոնոմայզեր 24-ից: Դիագրամում պատկերված է այսպես կոչված ուղղակի հոսքի կաթսա, որի էկրաններում ջուրը սնվում է, որն անցնում է կաթսայատան խողովակների համակարգով միայն մեկ անգամ: , տաքացվում է և գոլորշիացվում՝ վերածվելով չոր հագեցած գոլորշու։ Լայնորեն կիրառվում են թմբուկային կաթսաները, որոնց էկրաններում բազմիցս շրջանառվում է սնուցող ջուրը, իսկ թմբուկում կաթսայի ջրից անջատվում է գոլորշի։

Կաթսայի կրակատուփի հետևում գտնվող տարածքը բավականին խիտ լցված է խողովակներով, որոնց ներսում շարժվում է գոլորշի կամ ջուր։ Արտաքինից այս խողովակները լվանում են տաք ծխատար գազերով, որոնք աստիճանաբար սառչում են, երբ շարժվում են դեպի ծխնելույզ 26:

Չոր հագեցած գոլորշին մտնում է հիմնական գերտաքացուցիչը, որը բաղկացած է առաստաղից 20, էկրան 21 և կոնվեկտիվ 22 տարրերից: Հիմնական գերտաքացուցիչում նրա ջերմաստիճանը և, հետևաբար, պոտենցիալ էներգիան մեծանում է: Կոնվեկտիվ գերտաքացուցիչի ելքից ստացված բարձր պարամետրով գոլորշին դուրս է գալիս կաթսայից և գոլորշու գծով մտնում է շոգետուրբին։

Հզոր գոլորշու տուրբինը սովորաբար բաղկացած է մի քանի առանձին տուրբիններից՝ բալոններից։

17 գոլորշին մատակարարվում է առաջին բալոնին՝ բարձր ճնշման բալոնին (HPC) անմիջապես կաթսայից, և, հետևաբար, այն ունի բարձր պարամետրեր (SKD տուրբինների համար՝ 23,5 ՄՊա, 540 °C, այսինքն՝ 240 at/540 °C): HPC-ից ելքի ժամանակ գոլորշու ճնշումը 3–3,5 ՄՊա է (30–35 at), իսկ ջերմաստիճանը՝ 300–340 °C։ Եթե ​​գոլորշին շարունակեր ընդլայնվել տուրբինում այս պարամետրերից դուրս մինչև կոնդենսատորի ճնշումը, այն այնքան թաց կդառնար, որ տուրբինի երկարատև շահագործումը անհնար կլիներ վերջին մխոցի մասերի էրոզիվ մաշվածության պատճառով: Հետևաբար, HPC-ից համեմատաբար սառը գոլորշին վերադառնում է կաթսա այսպես կոչված միջանկյալ գերտաքացուցիչ 23: Դրա մեջ գոլորշին կրկին հայտնվում է կաթսայի տաք գազերի ազդեցության տակ, նրա ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև սկզբնականը (540): ° C): Ստացված գոլորշին ուղարկվում է միջին ճնշման բալոն (MPC) 16: MPC-ում մինչև 0,2–0,3 ՄՊա (2–3 at) ճնշման ընդլայնումից հետո գոլորշին մտնում է մեկ կամ մի քանի նույնական ցածր ճնշման բալոններ (LPC) 15:

Այսպիսով, ընդլայնվելով տուրբինում, գոլորշին պտտում է իր ռոտորը՝ կապված էլեկտրական գեներատորի 14 ռոտորին, որի ստատորի ոլորուններում առաջանում է էլեկտրական հոսանք։ Տրանսֆորմատորը մեծացնում է իր լարումը էլեկտրահաղորդման գծերում կորուստները նվազեցնելու համար, ստացված էներգիայի մի մասը փոխանցում է ՋԷԿ-ի սեփական կարիքները սնուցելու համար և էլեկտրաէներգիայի մնացած մասը թողարկում է էներգահամակարգ:

Ե՛վ կաթսան, և՛ տուրբինը կարող են աշխատել միայն շատ բարձրորակ սնուցող ջրով և գոլորշու միջոցով, ինչը թույլ է տալիս այլ նյութերի միայն չնչին կեղտեր: Բացի այդ, գոլորշու սպառումը հսկայական է (օրինակ, 1200 ՄՎտ հզորությամբ էներգաբլոկում 1 տոննայից ավելի ջուր գոլորշիանում է, անցնում տուրբինի միջով և խտանում 1 վայրկյանում)։ Հետևաբար, էներգաբլոկի նորմալ շահագործումը հնարավոր է միայն բարձր մաքրության աշխատանքային հեղուկի փակ շրջանառության ցիկլ ստեղծելու միջոցով:

Տուրբին LPC-ից դուրս եկող գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր 12՝ ջերմափոխանակիչ, որի խողովակների միջով անընդհատ հոսում է հովացման ջուրը, որը մատակարարվում է 9-րդ շրջանառության պոմպով գետից, ջրամբարից կամ հատուկ հովացման սարքից (սառեցման աշտարակ):

Սառեցման աշտարակը երկաթբետոնե խոռոչ արտանետվող աշտարակ է (Նկար 3.3) մինչև 150 մ բարձրություն և 40–70 մ ելքի տրամագիծ, որը ստեղծում է գրավիտացիա օդի ներթափանցման համար ներքևից օդային ուղեցույցների միջով:

Սառեցման աշտարակի ներսում 10–20 մ բարձրության վրա տեղադրված է ոռոգման (ցողացող) սարք։ Դեպի վեր շարժվող օդը հանգեցնում է կաթիլների մի մասի (մոտ 1,5–2%) գոլորշիացման՝ դրանով իսկ սառեցնելով կոնդենսատորից եկող և դրանում տաքացվող ջուրը։ Սառեցված ջուրը հավաքվում է ներքևում՝ լողավազանում, հոսում առջևի խցիկ 10 և այնտեղից շրջանառության պոմպ 9-ով մատակարարվում է կոնդենսատոր 12-ին (նկ. 3.2):

Շրջանառվող ջրի հետ մեկտեղ օգտագործվում է ուղիղ հոսքի ջրամատակարարում, որի դեպքում հովացման ջուրը գետից մտնում է կոնդենսատոր և թափվում դրա մեջ հոսանքով վար։ Գոլորշին, որը գալիս է տուրբինից դեպի կոնդենսատորի օղակ, խտանում և հոսում է ներքև. ստացված կոնդենսատը սնվում է կոնդենսատային պոմպի միջոցով 6 ցածր ճնշման վերականգնող ջեռուցիչների խմբի միջոցով (LPH) 3 դեպի օդազերծիչ 8: LPH-ում կոնդենսատի ջերմաստիճանը բարձրանում է գոլորշու խտացման ջերմության պատճառով, որը վերցված է գոլորշու խտացումից: տուրբին. Սա հնարավորություն է տալիս նվազեցնել վառելիքի սպառումը կաթսայում և բարձրացնել էլեկտրակայանի արդյունավետությունը: Օդազերծիչ 8-ում տեղի է ունենում օդազերծում` դրա մեջ լուծված գազերի կոնդենսատից հեռացում, որոնք խաթարում են կաթսայի աշխատանքը: Միևնույն ժամանակ, դեզերատորի բաքը կաթսայի սնուցման ջրի համար նախատեսված տարա է:

Օդազերծիչից սնուցող ջուրը մատակարարվում է բարձր ճնշման ջեռուցիչների խմբին (HPH) սնուցման պոմպով 7, որը շարժվում է էլեկտրական շարժիչով կամ հատուկ գոլորշու տուրբինով:

HDPE-ում և HDPE-ում կոնդենսատի վերականգնողական ջեռուցումը ջերմային էլեկտրակայանների արդյունավետությունը բարձրացնելու հիմնական և շատ շահավետ միջոցն է: Գոլորշին, որը ընդլայնվել է տուրբինում մուտքից մինչև արդյունահանման խողովակաշար, առաջացրել է որոշակի հզորություն և վերականգնող ջեռուցիչ մտնելիս իր կոնդենսացիոն ջերմությունը փոխանցել է սնուցող ջրին (և ոչ հովացման ջրին), ավելացնելով դրա ջերմաստիճանը և դրանով իսկ։ խնայելով վառելիքի սպառումը կաթսայում. Կաթսայի սնուցման ջրի ջերմաստիճանը HPH-ի հետևում, այսինքն. մինչև կաթսա մտնելը, 240–280°C է՝ կախված սկզբնական պարամետրերից։ Սա փակում է վառելիքի քիմիական էներգիան տուրբինի ռոտորի պտտման մեխանիկական էներգիայի վերածելու գոլորշի-ջուր տեխնոլոգիական ցիկլը։

ՋԷԿ-ի նպատակըբաղկացած է վառելիքի քիմիական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածելուց։ Քանի որ պարզվում է, որ ուղղակիորեն նման փոխակերպումն իրականացնելը գործնականում անհնար է, անհրաժեշտ է նախ վառելիքի քիմիական էներգիան վերածել ջերմության, որն առաջանում է վառելիքն այրելով, այնուհետև ջերմությունը վերածել մեխանիկական էներգիայի և վերջապես. այս վերջինը վերածել էլեկտրական էներգիայի:

Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս էլեկտրակայանի ջերմային մասի ամենապարզ դիագրամը, որը հաճախ կոչվում է գոլորշու էլեկտրակայան: Վառելիքն այրվում է վառարանում։ Որտեղ. Ստացված ջերմությունը փոխանցվում է գոլորշու կաթսայի ջրին։ Արդյունքում ջուրը տաքանում է, ապա գոլորշիանում՝ առաջացնելով այսպես կոչված հագեցած գոլորշի, այսինքն՝ գոլորշի նույն ջերմաստիճանում, ինչ եռացող ջուրը։ Այնուհետև ջերմությունը մատակարարվում է հագեցած գոլորշու, որի արդյունքում ձևավորվում է գերտաքացած գոլորշու, այսինքն՝ գոլորշու, որն ավելի բարձր ջերմաստիճան ունի, քան նույն ճնշման տակ գոլորշիացող ջուրը: Գերտաքացվող գոլորշին ստացվում է գերտաքացուցիչի հագեցած գոլորշուց, որը շատ դեպքերում իրենից ներկայացնում է պողպատե խողովակների կծիկ։ Գոլորշին շարժվում է խողովակների ներսում, մինչդեռ արտաքին մասում կծիկը լվանում է տաք գազերով։

Եթե ​​կաթսայում ճնշումը հավասար է մթնոլորտային ճնշմանը, ապա ջուրը պետք է տաքացվի մինչև 100 ° C ջերմաստիճան; հետագա ջերմության դեպքում այն ​​կսկսի արագ գոլորշիանալ: Ստացված հագեցած գոլորշին կունենա նաև 100°C ջերմաստիճան: Մթնոլորտային ճնշման դեպքում գոլորշին գերտաքացվի, եթե դրա ջերմաստիճանը 100°C-ից բարձր լինի: Եթե կաթսայում ճնշումը մթնոլորտայինից բարձր է, ապա հագեցած գոլորշին ունի ջերմաստիճան: 100 ° C-ից բարձր: Հագեցածի ջերմաստիճանը Որքան բարձր է ճնշումը, այնքան բարձր է գոլորշին: Ներկայումս էներգետիկ ոլորտում մթնոլորտին մոտ ճնշում ունեցող գոլորշու կաթսաներ ընդհանրապես չեն օգտագործվում։ Շատ ավելի շահավետ է օգտագործել գոլորշու կաթսաներ, որոնք նախատեսված են շատ ավելի բարձր ճնշման համար, մոտ 100 մթնոլորտ կամ ավելի: Հագեցած գոլորշու ջերմաստիճանը 310°C կամ ավելի է։

Գերտաքացուցիչից գերտաքացած ջրի գոլորշին պողպատե խողովակաշարով մատակարարվում է ջերմային շարժիչ, ամենից հաճախ՝: Էլեկտրակայանների գոյություն ունեցող շոգեէլեկտրակայաններում այլ շարժիչներ գրեթե երբեք չեն օգտագործվում։ Ջերմային շարժիչ մտնող գերտաքացած ջրի գոլորշին պարունակում է վառելիքի այրման արդյունքում արտազատվող ջերմային էներգիայի մեծ պաշար: Ջերմային շարժիչի աշխատանքը գոլորշու ջերմային էներգիան մեխանիկական էներգիայի վերածելն է:

Գոլորշիների ճնշումը և ջերմաստիճանը շոգետուրբինի մուտքի մոտ, որը սովորաբար կոչվում է , զգալիորեն ավելի բարձր են, քան տուրբինի ելքի գոլորշու ճնշումը և ջերմաստիճանը: Գոլորշու ճնշումը և ջերմաստիճանը գոլորշու տուրբինի ելքի վրա, որը հավասար է կոնդենսատորի ճնշմանն ու ջերմաստիճանին, սովորաբար կոչվում են. Ներկայումս, ինչպես արդեն նշվեց, էներգետիկ արդյունաբերությունը օգտագործում է գոլորշի շատ բարձր սկզբնական պարամետրերով, մինչև 300 մթնոլորտ ճնշմամբ և մինչև 600 ° C ջերմաստիճանով: Վերջնական պարամետրերը, ընդհակառակը, ընտրվում են ցածր. մոտ 0,04 մթնոլորտ, այսինքն՝ 25 անգամ ավելի քիչ, քան մթնոլորտը, իսկ ջերմաստիճանը մոտ 30 ° C է, այսինքն՝ մոտ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանին: Երբ գոլորշին ընդլայնվում է տուրբինում, գոլորշու ճնշման և ջերմաստիճանի նվազման պատճառով, դրանում պարունակվող ջերմային էներգիայի քանակը զգալիորեն նվազում է։ Քանի որ գոլորշու ընդլայնման գործընթացը տեղի է ունենում շատ արագ, այս շատ կարճ ժամանակում գոլորշուց ջերմության զգալի փոխանցումը ժամանակ չի ունենում: Ո՞ւր է գնում ավելորդ ջերմային էներգիան: Հայտնի է, որ բնության հիմնական օրենքի՝ էներգիայի պահպանման և փոխակերպման օրենքի համաձայն, անհնար է ոչնչացնել կամ «ոչնչից» ստանալ ցանկացած, նույնիսկ ամենափոքր էներգիա: Էներգիան կարող է տեղափոխվել միայն մի տեսակից մյուսը: Ակնհայտ է, որ այս դեպքում մենք գործ ունենք հենց այս տեսակի էներգիայի փոխակերպման հետ: Գոլորշու մեջ նախկինում պարունակվող ավելցուկային ջերմային էներգիան վերածվել է մեխանիկական էներգիայի և կարող է օգտագործվել մեր հայեցողությամբ։

Ինչպես է աշխատում գոլորշու տուրբինը, նկարագրված է հոդվածում:

Այստեղ միայն կասենք, որ տուրբինի շեղբեր մտնող գոլորշու շիթը շատ մեծ արագություն ունի՝ հաճախ գերազանցելով ձայնի արագությունը։ Գոլորշի շիթը պտտում է գոլորշու տուրբինի սկավառակը և լիսեռը, որի վրա տեղադրված է սկավառակը: Տուրբինի լիսեռը կարելի է միացնել, օրինակ, էլեկտրական մեքենային՝ գեներատորին։ Գեներատորի խնդիրն է լիսեռի պտտման մեխանիկական էներգիան էլեկտրական էներգիայի վերածել։ Այսպիսով, գոլորշու էլեկտրակայանի վառելիքի քիմիական էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի, այնուհետև էլեկտրական էներգիայի, որը կարող է պահպանվել AC UPS-ում:

Շարժիչում աշխատանք կատարած գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր: Սառեցման ջուրը շարունակաբար մղվում է կոնդենսատոր խողովակների միջով, որոնք սովորաբար վերցվում են որոշ բնական ջրից՝ գետից, լճից, ծովից: Սառեցնող ջուրը ջերմություն է վերցնում կոնդենսատոր մտնող գոլորշուց, որի արդյունքում գոլորշին խտանում է, այսինքն՝ վերածվում ջրի։ Կոնդենսացիայի արդյունքում առաջացած ջուրը մղվում է գոլորշու կաթսա, որի մեջ նորից գոլորշիանում է, և ամբողջ գործընթացը նորից կրկնվում է։

Սա, սկզբունքորեն, ջերմաէլեկտրակայանի շոգեէլեկտրակայանի շահագործումն է։ Ինչպես տեսնում եք, գոլորշին ծառայում է որպես միջնորդ, այսպես կոչված, աշխատանքային հեղուկ, որի օգնությամբ ջերմային էներգիայի վերածված վառելիքի քիմիական էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի։

Դուք, իհարկե, չպետք է մտածեք, որ ժամանակակից, հզոր գոլորշու կաթսայի կամ ջերմային շարժիչի նախագծումը այնքան պարզ է, որքան ցույց է տրված վերը նշված նկարում: Ընդհակառակը, կաթսան ու տուրբինը, որոնք շոգեէլեկտրակայանի ամենակարեւոր տարրերն են, շատ բարդ կառուցվածք ունեն։

Այժմ մենք սկսում ենք բացատրել աշխատանքը:

Համաձայն ընդհանուր ընդունված սահմանման. ջերմային էլեկտրակայաններ- դրանք էլեկտրակայաններ են, որոնք արտադրում են էլեկտրաէներգիա՝ վառելիքի քիմիական էներգիան վերածելով էլեկտրական գեներատորի լիսեռի պտտման մեխանիկական էներգիայի:

Առաջին ՋԷԿհայտնվել է 19-րդ դարի վերջին Նյու Յորքում (1882), իսկ 1883 թվականին Ռուսաստանում (Սանկտ Պետերբուրգ) կառուցվել է առաջին ջերմաէլեկտրակայանը։ Իրենց ի հայտ գալուց ի վեր ջերմային էլեկտրակայաններն են առավել լայն տարածում գտել՝ հաշվի առնելով տեխնոգեն դարաշրջանի սկզբի էներգիայի անընդհատ աճող կարիքները: Մինչեւ անցյալ դարի 70-ականների կեսերը ՋԷԿ-երի շահագործումը էլեկտրաէներգիայի արտադրության գերիշխող մեթոդն էր։ Օրինակ՝ ԱՄՆ-ում և ԽՍՀՄ-ում ՋԷԿ-երի մասնաբաժինը ստացված ողջ էլեկտրաէներգիայի մեջ կազմել է 80%, իսկ ամբողջ աշխարհում՝ մոտ 73-75%:

Վերը տրված սահմանումը, թեև տարողունակ է, միշտ չէ, որ պարզ է: Մենք կփորձենք մեր բառերով բացատրել ցանկացած տեսակի ՋԷԿ-երի շահագործման ընդհանուր սկզբունքը։

Էլեկտրաէներգիայի արտադրություն ՋԷԿ-երումտեղի է ունենում բազմաթիվ հաջորդական փուլերով, սակայն դրա գործողության ընդհանուր սկզբունքը շատ պարզ է: Նախ վառելիքն այրվում է հատուկ այրման խցիկում (գոլորշու կաթսա), որն ազատում է մեծ քանակությամբ ջերմություն, որը կաթսայի ներսում տեղակայված հատուկ խողովակային համակարգերով շրջանառվող ջուրը վերածում է գոլորշու։ Անընդհատ աճող գոլորշու ճնշումը պտտում է տուրբինի ռոտորը, որը ռոտացիոն էներգիա է փոխանցում գեներատորի լիսեռին, և արդյունքում առաջանում է էլեկտրական հոսանք։

Գոլորշի/ջուր համակարգը փակ է։ Գոլորշին տուրբինի միջով անցնելուց հետո խտանում է և նորից վերածվում ջրի, որը լրացուցիչ անցնում է տաքացուցիչի համակարգով և նորից մտնում գոլորշու կաթսա։

Ջերմային էլեկտրակայանների մի քանի տեսակներ կան. ՋԷԿ-երից ներկայումս ամենաշատը ջերմային գոլորշու տուրբինային էլեկտրակայաններ (TPES). Այս տեսակի էլեկտրակայաններում այրված վառելիքի ջերմային էներգիան օգտագործվում է գոլորշու գեներատորում, որտեղ ջրի գոլորշիների շատ բարձր ճնշում է ձեռք բերվում՝ շարժելով տուրբինի ռոտորը և, համապատասխանաբար, գեներատորը: Որպես վառելիք՝ նման ջերմաէլեկտրակայաններն օգտագործում են մազութ կամ դիզել, ինչպես նաև բնական գազ, ածուխ, տորֆ, թերթաքար, այլ կերպ ասած՝ վառելիքի բոլոր տեսակները։ TPES-ի արդյունավետությունը կազմում է մոտ 40%, իսկ դրանց հզորությունը կարող է հասնել 3-6 ԳՎտ։

GRES (պետական ​​շրջանի էլեկտրակայան)- բավականին հայտնի և ծանոթ անուն: Սա ոչ այլ ինչ է, քան ջերմային գոլորշու տուրբինային էլեկտրակայան, որը հագեցած է հատուկ կոնդենսացիոն տուրբիններով, որոնք չեն օգտագործում արտանետվող գազերի էներգիան և չեն փոխակերպում այն ​​ջերմության, օրինակ՝ շենքերի ջեռուցման համար։ Նման էլեկտրակայանները կոչվում են նաև կոնդենսացիոն էլեկտրակայաններ։

Նույն դեպքում, եթե TPESհագեցած հատուկ ջեռուցման տուրբիններով, որոնք արտանետվող գոլորշու երկրորդային էներգիան վերածում են ջերմային էներգիայի, որն օգտագործվում է քաղաքային կամ արդյունաբերական ծառայությունների կարիքների համար, ապա դրանք համակցված ջերմային և էլեկտրակայաններ են կամ համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ: Օրինակ՝ ԽՍՀՄ-ում պետական ​​շրջանային էլեկտրակայաններին բաժին է ընկել շոգետուրբինային էլեկտրակայանների արտադրած էլեկտրաէներգիայի մոտ 65%-ը, իսկ համապատասխանաբար՝ 35%-ը՝ ջերմային էլեկտրակայաններին։

Կան նաև այլ տեսակի ջերմաէլեկտրակայաններ։ Գազատուրբինային էլեկտրակայաններում կամ GTPP-ներում գեներատորը պտտվում է գազատուրբինով: Նման ջերմաէլեկտրակայաններում որպես վառելիք օգտագործվում է բնական գազ կամ հեղուկ վառելիք (դիզել, մազութ): Այնուամենայնիվ, նման էլեկտրակայանների արդյունավետությունը շատ բարձր չէ՝ մոտ 27-29%, ուստի դրանք օգտագործվում են հիմնականում որպես էլեկտրաէներգիայի պահեստային աղբյուրներ՝ էլեկտրական ցանցի պիկ բեռները ծածկելու կամ փոքր բնակավայրերին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար։

Ջերմաէլեկտրակայաններ գոլորշու և գազատուրբինային միավորով (SGPP). Դրանք համակցված տիպի էլեկտրակայաններ են։ Դրանք հագեցած են շոգետուրբինային և գազատուրբինային մեխանիզմներով, իսկ արդյունավետությունը հասնում է 41-44%-ի։ Այս էլեկտրակայանները նաև հնարավորություն են տալիս վերականգնել ջերմությունը և այն վերածել ջերմային էներգիայի, որն օգտագործվում է շենքերը տաքացնելու համար:

Բոլոր ՋԷԿ-երի հիմնական թերությունը օգտագործվող վառելիքի տեսակն է։ ՋԷԿ-երում օգտագործվող վառելիքի բոլոր տեսակները անփոխարինելի բնական ռեսուրսներ են, որոնք դանդաղ, բայց անշեղորեն սպառվում են: Այդ իսկ պատճառով, ներկայումս, ատոմակայանների օգտագործմանը զուգընթաց, մշակվում է էներգիայի վերականգնվող կամ այլ այլընտրանքային աղբյուրների օգտագործմամբ էլեկտրաէներգիա արտադրելու մեխանիզմ։