Šiluminė elektrinė. Šilumos įrenginiai (CHP) Šiluminės elektrinės galia

Kad dujos degtų geriau, katiluose sumontuoti traukos mechanizmai. Į katilą tiekiamas oras, kuris degant dujoms tarnauja kaip oksidatorius. Siekiant sumažinti triukšmo lygį, mechanizmai aprūpinti triukšmo slopintuvais. Kuro deginimo metu susidarančios dūmų dujos išleidžiamos į kaminą ir pasklinda į atmosferą.

Karštos dujos veržiasi per dūmtakį ir šildo vandenį, einantį per specialius katilo vamzdžius. Kaitinamas vanduo virsta perkaitintais garais, kurie patenka į garo turbiną. Garai patenka į turbiną ir pradeda sukti turbinos mentes, kurios yra prijungtos prie generatoriaus rotoriaus. Garo energija paverčiama mechanine energija. Generatoriuje mechaninė energija paverčiama elektros energija, rotorius toliau sukasi, sukurdamas kintamą elektros srovę statoriaus apvijose.

Per pakopinę transformatorių ir žeminamąją transformatorių pastotę elektros energija vartotojams tiekiama elektros linijomis. Turbinoje išleidžiami garai nukreipiami į kondensatorių, kur virsta vandeniu ir grįžta į katilą. Šiluminėje elektrinėje vanduo juda ratu. Aušinimo bokštai skirti vandeniui vėsinti. Kogeneracinėse jėgainėse naudojami ventiliatoriai ir bokštiniai aušinimo bokštai. Vanduo aušinimo bokštuose aušinamas atmosferos oru. Dėl to išsiskiria garai, kuriuos matome virš aušinimo bokšto debesų pavidalu. Aušinimo bokštuose esantis vanduo spaudžiamas kyla aukštyn ir kaip krioklys krenta į priekinę kamerą, iš kurios teka atgal į šiluminę elektrinę. Siekiant sumažinti lašelių įsiskverbimą, aušinimo bokštuose įrengtos vandens gaudyklės.

Vanduo tiekiamas iš Maskvos upės. Cheminio vandens valymo pastate vanduo išvalomas nuo mechaninių priemaišų ir tiekiamas į filtrų grupes. Vienuose jis paruošiamas iki išvalyto vandens lygio tiekti šildymo tinklą, kituose - iki demineralizuoto vandens lygio ir naudojamas maitinimo blokams maitinti.

Taip pat uždarytas ciklas, naudojamas karšto vandens tiekimui ir centralizuotam šildymui. Dalis garų iš garo turbinos siunčiama į vandens šildytuvus. Toliau karštas vanduo siunčiamas į šilumos punktus, kur vyksta šilumos mainai su vandeniu, ateinančiu iš namų.

Aukštos kvalifikacijos „Mosenergo“ specialistai visą parą palaiko gamybos procesą, aprūpindami didžiulį didmiestį elektra ir šiluma.

Kaip veikia kombinuoto ciklo maitinimo blokas?

Kas tai yra ir kokie šiluminių elektrinių veikimo principai? Bendras tokių objektų apibrėžimas skamba maždaug taip - tai elektrinės, kurios gamtinę energiją perdirba į elektros energiją. Šiems tikslams naudojami ir natūralios kilmės degalai.

Šiluminių elektrinių veikimo principas. Trumpas aprašymas

Šiandien būtent tokiuose įrenginiuose deginimas yra labiausiai paplitęs, dėl kurio išsiskiria šiluminė energija. Šiluminių elektrinių užduotis yra panaudoti šią energiją elektros energijai gaminti.

Šiluminių elektrinių veikimo principas yra ne tik šiluminės energijos generavimas, bet ir gamyba, kuri taip pat tiekiama vartotojams, pavyzdžiui, karšto vandens pavidalu. Be to, šie energetikos objektai pagamina apie 76 % visos elektros energijos. Tokį platų naudojimą lemia tai, kad iškastinio kuro prieinamumas stoties veiklai yra gana didelis. Antra priežastis – kuro gabenimas iš jo išgavimo vietos į pačią stotį yra gana paprastas ir efektyvus darbas. Šiluminių elektrinių veikimo principas suprojektuotas taip, kad būtų galima panaudoti atliekinę darbinio skysčio šilumą antriniam jos tiekimui vartotojui.

Stočių atskyrimas pagal tipą

Verta paminėti, kad šiluminės stotys gali būti skirstomos į tipus, priklausomai nuo to, kokią šilumą jos gamina. Jei šiluminės elektrinės veikimo principas yra tik gaminti elektros energiją (tai yra, ji nepateikia šilumos energijos vartotojui), tada ji vadinama kondensacine jėgaine (CES).

Įrenginiai, skirti elektros energijai gaminti, garui tiekti, taip pat karšto vandens tiekimui vartotojui, turi ne kondensacines, o garo turbinas. Taip pat tokiuose stoties elementuose yra tarpinis garo ištraukimas arba priešslėgio įrenginys. Pagrindinis šio tipo šiluminių elektrinių (CHP) privalumas ir veikimo principas yra tas, kad atliekiniai garai taip pat naudojami kaip šilumos šaltinis ir tiekiami vartotojams. Tai sumažina šilumos nuostolius ir aušinimo vandens kiekį.

Pagrindiniai šiluminių elektrinių veikimo principai

Prieš pradedant svarstyti patį veikimo principą, būtina suprasti, apie kokią stotį mes kalbame. Standartinė tokių įrenginių konstrukcija apima tokią sistemą kaip tarpinis garų perkaitinimas. Tai būtina, nes grandinės su tarpiniu perkaitimu šiluminis efektyvumas bus didesnis nei sistemos be jo. Paprastais žodžiais tariant, šiluminės elektrinės veikimo principas su tokia schema bus daug efektyvesnis su tais pačiais pradiniais ir galutiniais nurodytais parametrais nei be jos. Iš viso to galime daryti išvadą, kad stoties veikimo pagrindas yra organinis kuras ir šildomas oras.

Darbo schema

Šiluminės elektrinės veikimo principas sukonstruotas taip. Kuro medžiaga, taip pat oksidatorius, kurio vaidmenį dažniausiai atlieka šildomas oras, nuolatiniu srautu tiekiamas į katilo krosnį. Tokios medžiagos kaip anglis, nafta, mazutas, dujos, skalūnai ir durpės gali veikti kaip kuras. Jei mes kalbame apie labiausiai paplitusią kurą Rusijos Federacijos teritorijoje, tai yra anglies dulkės. Be to, šiluminių elektrinių veikimo principas sukonstruotas taip, kad šiluma, susidaranti deginant kurą, šildo vandenį garo katile. Dėl kaitinimo skystis paverčiamas sočiuoju garu, kuris per garo išleidimo angą patenka į garo turbiną. Pagrindinė šio įrenginio paskirtis stotyje – įeinančio garo energiją paversti mechanine energija.

Visi turbinos elementai, kurie gali judėti, yra glaudžiai sujungti su velenu, todėl jie sukasi kaip vienas mechanizmas. Kad velenas suktųsi, garo turbina perduoda garo kinetinę energiją į rotorių.

Mechaninė stoties dalis

Šiluminės elektrinės konstrukcija ir veikimo principas jos mechaninėje dalyje yra susijęs su rotoriaus veikimu. Iš turbinos sklindantys garai turi labai aukštą slėgį ir temperatūrą. Dėl to susidaro didelė garo vidinė energija, kuri iš katilo patenka į turbinos purkštukus. Garų čiurkšlės, einančios per antgalį nuolatiniu srautu, dideliu greičiu, kuris dažnai net didesnis už garso greitį, veikia turbinos mentes. Šie elementai yra tvirtai pritvirtinti prie disko, kuris, savo ruožtu, yra glaudžiai sujungtas su velenu. Šiuo metu mechaninė garo energija paverčiama rotoriaus turbinų mechanine energija. Jei kalbėsime tiksliau apie šiluminių elektrinių veikimo principą, tai mechaninis poveikis paveikia turbogeneratoriaus rotorių. Taip yra dėl to, kad įprasto rotoriaus ir generatoriaus velenas yra sandariai sujungti vienas su kitu. Ir tada yra gana gerai žinomas, paprastas ir suprantamas mechaninės energijos pavertimo elektros energija procesas tokiame įrenginyje kaip generatorius.

Garo judėjimas po rotoriaus

Vandens garams praėjus pro turbiną, jos slėgis ir temperatūra smarkiai nukrenta, ir jie patenka į kitą stoties dalį – kondensatorių. Šio elemento viduje garai vėl paverčiami skysčiu. Norint atlikti šią užduotį, kondensatoriaus viduje yra aušinimo vanduo, kuris ten tiekiamas vamzdžiais, einančiomis įrenginio sienelių viduje. Po to, kai garai vėl paverčiami vandeniu, jie išpumpuojami kondensato siurbliu ir patenka į kitą skyrių - deaeratorių. Taip pat svarbu pažymėti, kad siurbiamas vanduo praeina per regeneracinius šildytuvus.

Pagrindinė deaeratoriaus užduotis yra pašalinti dujas iš įeinančio vandens. Vienu metu su valymo operacija skystis kaitinamas taip pat, kaip ir regeneraciniuose šildytuvuose. Tam naudojama garų šiluma, kuri paimama iš to, kas patenka į turbiną. Pagrindinis deaeravimo operacijos tikslas – sumažinti deguonies ir anglies dioksido kiekį skystyje iki priimtinų verčių. Tai padeda sumažinti korozijos greitį takuose, kuriais tiekiamas vanduo ir garai.

Anglies stotys

Yra didelė šiluminių elektrinių veikimo principo priklausomybė nuo naudojamo kuro rūšies. Technologiniu požiūriu sunkiausia medžiaga yra anglis. Nepaisant to, žaliavos yra pagrindinis energijos šaltinis tokiuose objektuose, kurių skaičius sudaro apie 30% visos stočių dalies. Be to, planuojama padidinti tokių objektų skaičių. Taip pat verta paminėti, kad funkcinių skyrių, reikalingų stoties veikimui, skaičius yra daug didesnis nei kitų tipų.

Kaip šiluminės elektrinės veikia anglimi?

Kad stotis veiktų nepertraukiamai, išilgai geležinkelio bėgių nuolat atvežama anglis, kuri iškraunama naudojant specialius iškrovimo įrenginius. Tada yra tokių elementų kaip per kurį į sandėlį tiekiama iškrauta anglis. Tada kuras patenka į smulkinimo įrenginį. Jei reikia, galima apeiti anglies pristatymo į sandėlį procesą ir iš iškrovimo įrenginių perkelti tiesiai į smulkintuvus. Praėjus šiam etapui, susmulkintos žaliavos patenka į žalios anglies bunkerį. Kitas žingsnis yra tiekti medžiagą per tiektuvus į miltelinės anglies gamyklas. Toliau anglies dulkės pneumatiniu transportavimo būdu tiekiamos į anglių dulkių bunkerį. Šiuo keliu medžiaga apeina tokius elementus kaip separatorius ir ciklonas, o iš bunkerio jau teka per tiektuvus tiesiai į degiklius. Per cikloną einantis oras įsiurbiamas malūno ventiliatoriumi ir tiekiamas į katilo degimo kamerą.

Be to, dujų judėjimas atrodo maždaug taip. Degimo katilo kameroje susidariusios lakiosios medžiagos nuosekliai praeina per tokius įrenginius kaip katilinės dujiniai kanalai, tada, jei naudojama pakaitinimo garais sistema, dujos tiekiamos į pirminį ir antrinį perkaitintuvą. Šiame skyriuje, kaip ir vandens ekonomaizeryje, dujos atiduoda savo šilumą darbiniam skysčiui šildyti. Tada sumontuojamas elementas, vadinamas oro perkaitintuvu. Čia dujų šiluminė energija naudojama įeinančiam orui šildyti. Praėjusi per visus šiuos elementus, lakioji medžiaga patenka į pelenų surinktuvą, kur yra išvaloma nuo pelenų. Po to dūmų siurbliai ištraukia dujas ir dujotiekiu išleidžia jas į atmosferą.

Šiluminės elektrinės ir atominės elektrinės

Gana dažnai kyla klausimas, kas bendro tarp šiluminių elektrinių ir ar yra šiluminių elektrinių ir atominių elektrinių veikimo principų panašumų.

Jei kalbėtume apie jų panašumus, jų yra keletas. Pirma, jie abu yra pastatyti taip, kad savo darbui jie naudoja gamtos išteklius, kurie yra iškastiniai ir išsiskiriantys. Be to, galima pastebėti, kad abu objektai yra skirti generuoti ne tik elektros energiją, bet ir šiluminę energiją. Veikimo principų panašumai slypi ir tame, kad šiluminėse elektrinėse ir atominėse elektrinėse darbo procese dalyvauja turbinos ir garo generatoriai. Be to, yra tik keletas skirtumų. Tai apima tai, kad, pavyzdžiui, statybos ir elektros energijos, gaunamos iš šiluminių elektrinių, kaina yra daug mažesnė nei iš atominių elektrinių. Tačiau, kita vertus, atominės elektrinės neteršia atmosferos tol, kol atliekos šalinamos teisingai ir neįvyksta avarijų. Tuo tarpu šiluminės elektrinės dėl savo veikimo principo nuolat išmeta į atmosferą kenksmingas medžiagas.

Čia slypi pagrindinis skirtumas tarp atominių elektrinių ir šiluminių elektrinių veikimo. Jei šiluminiuose įrenginiuose kuro deginimo šiluminė energija dažniausiai perduodama vandeniui arba paverčiama garais, tai atominėse elektrinėse energija paimama dalijantis urano atomams. Gauta energija naudojama įvairių medžiagų šildymui, o vanduo čia naudojamas gana retai. Be to, visos medžiagos yra uždarose, sandariose grandinėse.

Centralizuotas šildymas

Kai kuriose šiluminėse elektrinėse gali būti įrengta sistema, kuri tvarko pačios elektrinės ir gretimo kaimo, jei toks yra, šildymą. Į šio įrenginio tinklinius šildytuvus iš turbinos paimamas garas, taip pat yra speciali linija kondensatui šalinti. Vanduo tiekiamas ir išleidžiamas specialia vamzdynų sistema. Tokiu būdu generuojama elektros energija pašalinama iš elektros generatoriaus ir perduodama vartotojui per pakopinius transformatorius.

Pagrindinė įranga

Jei kalbėsime apie pagrindinius elementus, eksploatuojamus šiluminėse elektrinėse, tai yra katilinės, taip pat turbininiai blokai, suporuoti su elektros generatoriumi ir kondensatoriumi. Pagrindinis skirtumas tarp pagrindinės įrangos ir papildomos įrangos yra tas, kad ji turi standartinius parametrus pagal galią, našumą, garo parametrus, taip pat įtampą ir srovę ir tt Taip pat galima atkreipti dėmesį į pagrindinių elementų tipą ir skaičių. parenkami priklausomai nuo to, kiek galios reikia gauti iš vienos šiluminės elektrinės, taip pat nuo jos darbo režimo. Šiluminių elektrinių veikimo principo animacija gali padėti suprasti šią problemą išsamiau.

Pagrindinis Rusijos elektrinių tipas yra šiluminės elektrinės (CHP). Šie įrenginiai pagamina apie 67% Rusijos elektros energijos. Jų išdėstymui įtakos turi degalų ir vartotojų veiksniai. Galingiausios elektrinės yra kuro gamybos vietose. Šiluminės elektrinės, naudojančios kaloringą transportuojamą kurą, yra skirtos vartotojams.

Šiluminės elektrinės naudoja plačiai prieinamus kuro išteklius, yra gana laisvai išdėstytos ir gali gaminti elektros energiją be sezoninių svyravimų. Jų statyba atliekama greitai, mažiau darbo ir medžiagų sąnaudų. Tačiau TPP turi didelių trūkumų. Jie naudoja neatsinaujinančius išteklius, pasižymi mažu efektyvumu (30-35%), daro itin neigiamą poveikį aplinkai. Šiluminės elektrinės visame pasaulyje kasmet į atmosferą išmeta 200–250 milijonų tonų pelenų ir apie 60 milijonų tonų sieros dioksido 6, taip pat sugeria didžiulius kiekius deguonies. Nustatyta, kad anglys mikrodozėse beveik visada turi U 238, Th 232 ir radioaktyvaus anglies izotopo. Daugumoje Rusijos šiluminių elektrinių nėra įrengtų efektyvių išmetamųjų dujų valymo iš sieros ir azoto oksidų sistemų. Nors gamtinėmis dujomis veikiantys įrenginiai yra daug švaresni aplinkai nei anglies, skalūnų ir mazuto gamyklos, dujotiekių įrengimas (ypač šiauriniuose regionuose) kenkia aplinkai.

Šiluminė elektrinė yra įrangos ir prietaisų kompleksas, kuris kuro energiją paverčia elektros ir (bendrai) šilumine energija.

Šiluminės elektrinės pasižymi didele įvairove ir gali būti klasifikuojamos pagal įvairius kriterijus.

1. Pagal tiekiamos energijos paskirtį ir rūšį elektrinės skirstomos į regionines ir pramonines.

Rajono elektrinės – tai savarankiškos visuomeninės elektrinės, aptarnaujančios visų tipų vartotojus regione (pramonės įmones, transportą, gyventojus ir kt.). Rajono kondensacinės elektrinės, gaminančios daugiausia elektros energiją, dažnai išlaiko savo istorinį pavadinimą – GRES (valstybinės rajoninės elektrinės). Rajono elektrinės, gaminančios elektros ir šiluminę energiją (garo arba karšto vandens pavidalu), vadinamos kombinuotomis šilumos ir elektros energijos elektrinėmis (CHP). CHP elektrinės yra įrenginiai, skirti kombinuotai elektros ir šilumos gamybai. Jų efektyvumas siekia 70%, o IES – 30-35%. CHP jėgainės yra susietos su vartotojais, nes Šilumos perdavimo spindulys (garas, karštas vanduo) yra 15-20 km. Didžiausia termofikacinės elektrinės galia yra mažesnė nei CPP.

Valstybinių rajonų elektrinių ir rajoninių šiluminių elektrinių galia paprastai yra didesnė nei 1 mln. kW.

Pramoninės elektrinės – tai elektrinės, tiekiančios šilumos ir elektros energiją konkrečioms gamybos įmonėms ar jų kompleksui, pavyzdžiui, chemijos gamyklai. Pramonės elektrinės yra pramonės įmonių, kurias jos aptarnauja, dalis. Jų pajėgumas yra nulemtas pramonės įmonių šilumos ir elektros energijos poreikių ir, kaip taisyklė, yra žymiai mažesnis nei rajoninių šiluminių elektrinių. Dažnai pramoninės elektrinės veikia bendrame elektros tinkle, tačiau nėra pavaldžios elektros sistemos dispečeriui. Toliau nagrinėjamos tik rajoninės elektrinės.

2. Pagal naudojamo kuro rūšį šiluminės elektrinės skirstomos į elektrines, veikiančias organiniu kuru ir branduoliniu kuru.

Šiluminės elektrinės, veikiančios iškastinį kurą, vadinamos kondensacinės elektrinės (CPS). Branduolinis kuras naudojamas atominėse elektrinėse (AE). Šia prasme šis terminas bus vartojamas toliau, nors šiluminės elektrinės, atominės elektrinės, dujų turbininės elektrinės (GTPP) ir kombinuoto ciklo elektrinės (CGPP) taip pat yra šiluminės elektrinės, veikiančios šiluminio konvertavimo principu. energija virsta elektros energija.

Pagrindinis vaidmuo tarp šiluminių įrenginių tenka kondensacinėms elektrinėms (CPS). Jie traukia tiek kuro šaltinius, tiek vartotojus, todėl yra labai plačiai paplitę. Kuo didesnis IES, tuo toliau jis gali perduoti elektros energiją, t.y. Didėjant galiai, didėja kuro ir energijos faktoriaus įtaka.

Šiluminėse elektrinėse kaip organinis kuras naudojamas dujinis, skystasis ir kietasis kuras. Dėmesys kuro bazėms atsiranda, kai yra pigūs ir negabenami kuro ištekliai (rudosios Kansko-Ačinsko baseino anglys) arba elektrinės, naudojančios durpes, skalūnus ir mazutą (tokie CPP dažniausiai siejami su naftos perdirbimo centrais ). Dauguma Rusijos šiluminių elektrinių, ypač europinėje dalyje, naudoja gamtines dujas kaip pagrindinį kurą, o mazutą – kaip atsarginį kurą, pastarąjį dėl brangumo naudoja tik kraštutiniais atvejais; Tokios šiluminės elektrinės vadinamos gazolinėmis elektrinėmis. Daugelyje regionų, daugiausia azijietiškoje Rusijos dalyje, pagrindinis kuras yra šiluminė anglys – mažo kaloringumo anglis arba didelio kaloringumo anglies atliekos (antracito anglis – AS). Kadangi prieš deginimą tokios anglys specialiuose malūnuose sumalamos iki dulkėtumo, tokios šiluminės elektrinės vadinamos miltelinėmis anglimis.

3. Pagal šiluminėse elektrinėse naudojamų šiluminių elektrinių tipą šiluminei energijai paversti mechanine turbininių blokų rotorių sukimosi energija išskiriamos garo turbinos, dujų turbinos ir kombinuoto ciklo jėgainės.

Garo turbinų jėgainių pagrindas yra garo turbininiai blokai (STU), kuriuose šiluminė energija paverčiama mechanine energija sudėtingiausia, galingiausia ir itin pažangiausia energijos mašina – garo turbina. PTU yra pagrindinis šiluminių elektrinių, termofikacinių elektrinių ir atominių elektrinių elementas.

Dujų turbininės šiluminės elektrinės (GTPP) yra įrengti dujų turbinų blokai (GTU), veikiantys dujiniu arba, kraštutiniais atvejais, skystuoju (dyzeliniu) kuru. Kadangi už dujų turbinos elektrinės dujų temperatūra yra gana aukšta, jos gali būti naudojamos tiekti šilumos energiją išoriniams vartotojams. Tokios elektrinės vadinamos GTU-CHP. Šiuo metu Rusijoje veikia viena 600 MW galios dujų turbininė elektrinė (GRES-3, pavadinta Klassono vardu, Elektrogorskas, Maskvos sritis) ir viena dujų turbininė kogeneracinė jėgainė (Maskvos srities Elektrostalio mieste).

Kombinuoto ciklo šiluminės elektrinės yra įrengti kombinuoto ciklo dujų turbinų blokai (CCGT), kurie yra dujų turbinų ir garo turbinų blokų derinys, leidžiantis pasiekti aukštą efektyvumą. CCGT-CHP elektrinės gali būti suprojektuotos kaip kondensacinės (CCP-CHP) ir su šilumos energijos tiekimu (CCP-CHP). Rusijoje veikia tik viena CCGT-CHP (PGU-450T), kurios galia yra 450 MW. Valstybinėje Nevinnomysko rajono elektrinėje veikia 170 MW galios PGU-170, o Sankt Peterburgo pietinėje šiluminėje elektrinėje – 300 MW galios PGU-300.

4. Pagal garo vamzdynų technologinę schemą šiluminės elektrinės skirstomos į blokines šilumines elektrines ir šilumines elektrines su kryžminėmis jungtimis.

Modulinės šiluminės elektrinės susideda iš atskirų, dažniausiai to paties tipo, elektrinių – jėgos agregatų. Maitinimo bloke kiekvienas katilas tiekia garą tik į savo turbiną, iš kurios po kondensacijos grįžta tik į savo katilą. Visos galingos valstybinės rajoninės elektrinės ir šiluminės elektrinės, turinčios vadinamąjį tarpinį garo perkaitinimą, statomos pagal blokinę schemą. Šiluminėse elektrinėse su kryžminėmis jungtimis katilų ir turbinų darbas užtikrinamas skirtingai: visi šiluminės elektrinės katilai tiekia garą į vieną bendrą garo liniją (kolektorių), o iš jos maitinamos visos šiluminės elektrinės garo turbinos. Pagal šią schemą statomos CES be tarpinio perkaitimo ir beveik visos kogeneracinės elektrinės su subkritiniais pradiniais garo parametrais.

5. Pagal pradinio slėgio lygį išskiriamos subkritinio slėgio ir superkritinio slėgio (SCP) šiluminės elektrinės.

Kritinis slėgis yra 22,1 MPa (225,6 at). Rusijos šilumos ir elektros pramonėje pradiniai parametrai yra standartizuoti: šiluminės elektrinės ir kogeneracinės elektrinės statomos 8,8 ir 12,8 MPa (90 ir 130 atm) subkritiniam slėgiui, o SKD - 23,5 MPa (240 atm). . TPP su superkritiniais parametrais dėl techninių priežasčių atliekami su tarpiniu perkaitimu ir pagal blokinę schemą. Dažnai šiluminės elektrinės arba kogeneracinės elektrinės statomos keliais etapais – eilėmis, kurių parametrai gerinami paleidžiant kiekvieną naują etapą.

Panagrinėkime tipinę kondensacinę šiluminę elektrinę, veikiančią organiniu kuru (3.1 pav.).

Ryžiai. 3.1. Gazolio šiluminis balansas ir

anglies miltelių (skaičiai skliausteliuose) šiluminė elektrinė

Kuras tiekiamas į katilą, o jam deginti čia tiekiamas oksidatorius - oras, kuriame yra deguonies. Oras paimamas iš atmosferos. Priklausomai nuo degimo sudėties ir šilumos, pilnam 1 kg kuro sudegimui reikia 10–15 kg oro, taigi oras taip pat yra natūrali „žaliava“ elektros energijai gaminti, kurią tiekti į degimą. zonoje būtina turėti galingus didelio našumo kompresorius. Dėl cheminės degimo reakcijos, kurios metu kuro anglis C virsta oksidais CO 2 ir CO, vandenilis H 2 į vandens garus H 2 O, siera S į oksidus SO 2 ir SO 3 ir kt., kuro degimas. susidaro produktai – įvairių aukštos temperatūros dujų mišinys. Būtent kuro degimo produktų šiluminė energija yra šiluminių elektrinių gaminamos elektros energijos šaltinis.

Toliau katilo viduje šiluma iš išmetamųjų dujų perduodama vandeniui, judančiam vamzdžių viduje. Deja, ne visa šiluminė energija, išsiskirianti deginant kurą, dėl techninių ir ekonominių priežasčių gali būti perduota vandeniui. Kuro degimo produktai (dūmų dujos), atvėsę iki 130–160 °C temperatūros, iš šiluminės elektrinės išeina per kaminą. Išmetamųjų dujų išnešama šilumos dalis, priklausomai nuo naudojamo kuro rūšies, darbo režimo ir darbo kokybės, yra 5–15 proc.

Dalis katilo viduje likusios ir į vandenį perduodamos šiluminės energijos užtikrina aukštų pradinių parametrų garo susidarymą. Šis garas siunčiamas į garo turbiną. Turbinos išleidimo angoje, naudojant įtaisą, vadinamą kondensatoriumi, palaikomas gilus vakuumas: slėgis už garo turbinos yra 3–8 kPa (prisiminkime, kad atmosferos slėgis yra 100 kPa). Todėl garai, aukštu slėgiu patekę į turbiną, pereina į kondensatorių, kur slėgis žemas, ir plečiasi. Būtent garo plėtimasis užtikrina jo potencialios energijos pavertimą mechaniniu darbu. Garo turbina suprojektuota taip, kad garo plėtimosi energija paverčiama jos rotoriaus sukimu. Turbinos rotorius yra prijungtas prie elektros generatoriaus rotoriaus, kurio statoriaus apvijose generuojama elektros energija, kuri yra galutinis naudingas šiluminės elektrinės darbo produktas (gėris).

Kondensatoriui, kuris ne tik užtikrina žemą slėgį už turbinos, bet ir kondensuojasi (virsta į vandenį) garai, veikti reikia daug šalto vandens. Tai trečioji šiluminėms elektrinėms tiekiama „žaliava“, kuri šiluminių elektrinių darbui ne mažiau svarbi nei kuras. Todėl šiluminės elektrinės statomos arba prie esamų natūralių vandens šaltinių (upės, jūros), arba statomi dirbtiniai šaltiniai (aušinimo tvenkinys, oro aušinimo bokštai ir kt.).

Pagrindiniai šilumos nuostoliai šiluminėse elektrinėse atsiranda dėl kondensacijos šilumos perdavimo aušinimo vandeniui, kuris vėliau ją išskiria į aplinką. Su aušinimo vandens šiluma prarandama daugiau nei 50% šiluminei elektrinei kuro tiekiamos šilumos. Be to, rezultatas – šiluminė aplinkos tarša.

Dalis kuro šiluminės energijos šiluminėje elektrinėje sunaudojama arba šilumos pavidalu (pavyzdžiui, šildyti mazutą, tiekiamą į šiluminę elektrinę tirštu pavidalu geležinkelio rezervuaruose), arba elektros pavidalu ( pavyzdžiui, varyti įvairios paskirties siurblių elektros variklius). Ši nuostolių dalis vadinama savo poreikiais.

Normaliam šiluminių elektrinių darbui, be „žaliavų“ (kuro, aušinimo vandens, oro), reikia daug kitų medžiagų: alyvos, skirtos tepimo sistemoms eksploatuoti, turbinų reguliavimui ir apsaugai, reagentų (dervų) darbiniam skysčiui valyti, daug remonto medžiagų.

Galiausiai galingas šilumines elektrines aptarnauja daugybė darbuotojų, kurie užtikrina nuolatinę eksploataciją, įrenginių priežiūrą, techninių ir ekonominių rodiklių analizę, tiekimą, valdymą ir kt. Apytiksliai galime daryti prielaidą, kad 1 MW instaliuotos galios reikia 1 žmogaus, todėl galingos šiluminės elektrinės personalas yra keli tūkstančiai žmonių. Bet kuri kondensacinė garo turbina turi keturis būtinus elementus:

· energijos katilas, arba tiesiog katilas, į kurį tiekiamas aukšto slėgio vanduo, kuras ir atmosferinis oras degimui. Degimo procesas vyksta katilo krosnyje – kuro cheminė energija paverčiama šilumine ir spinduliavimo energija. Tiekiamas vanduo teka per vamzdžių sistemą, esančią katilo viduje. Degantis kuras yra galingas šilumos šaltinis, kuris perduodamas į tiekiamą vandenį. Pastarasis kaitinamas iki virimo temperatūros ir išgaruoja. Tame pačiame katile susidarę garai perkaitinami virš virimo temperatūros. Šis 540°C temperatūros ir 13–24 MPa slėgio garas vienu ar keliais vamzdynais tiekiamas į garo turbiną;

· turbinos blokas, susidedantis iš garo turbinos, elektros generatoriaus ir žadintuvo. Garo turbina, kurioje garai išplečiami iki labai žemo slėgio (apie 20 kartų mažesnio už atmosferos slėgį), suspausto ir įkaitinto garo potencialią energiją paverčia turbinos rotoriaus sukimosi kinetine energija. Turbina varo elektros generatorių, kuris generatoriaus rotoriaus sukimosi kinetinę energiją paverčia elektros srove. Elektros generatorius susideda iš statoriaus, kurio elektros apvijose generuojama srovė, ir rotoriaus, kuris yra besisukantis elektromagnetas, maitinamas žadintuvo;

· Kondensatorius skirtas kondensuoti iš turbinos gaunamus garus ir sukurti gilų vakuumą. Tai leidžia labai ženkliai sumažinti energijos sąnaudas vėlesniam susidariusio vandens suspaudimui ir tuo pačiu padidinti garo efektyvumą, t.y. gauti daugiau galios iš katilo generuojamų garų;

· tiekimo siurblys, skirtas tiekti tiekiamą vandenį į katilą ir sukurti aukštą slėgį priešais turbiną.

Taigi PTU virš darbinio skysčio vyksta nenutrūkstamas sudegusio kuro cheminės energijos pavertimo elektros energija ciklas.

Be išvardytų elementų, tikrame STP papildomai yra daug siurblių, šilumokaičių ir kitų prietaisų, reikalingų jo efektyvumui padidinti. Technologinis elektros gamybos procesas dujomis kūrenamoje šiluminėje elektrinėje parodytas fig. 3.2.

Pagrindiniai nagrinėjamos elektrinės elementai (3.2 pav.) – katilinė, gaminanti aukštų parametrų garą; turbina arba garo turbinos agregatas, paverčiantis garo šilumą į mechaninę turbinos rotoriaus sukimosi energiją, ir elektros prietaisai (elektros generatorius, transformatorius ir kt.), užtikrinantys elektros energijos gamybą.

Pagrindinis katilo įrengimo elementas yra katilas. Katilo darbui skirtos dujos tiekiamos iš dujų skirstymo stoties, prijungtos prie magistralinio dujotiekio (paveikslėlyje neparodyta) į dujų skirstymo tašką (BVP) 1. Čia jų slėgis sumažinamas iki kelių atmosferų ir tiekiamos į degiklius. 2 esantis katilo apačioje (tokie degikliai vadinami židinio degikliais).

Ryžiai. 3.2. Technologinis elektros gamybos procesas dujomis kūrenamose šiluminėse elektrinėse

Pats katilas yra U formos konstrukcija su stačiakampio skerspjūvio dujotiekiais. Kairioji jo dalis vadinama židiniu. Krosnelės vidus laisvas, joje dega kuras, šiuo atveju dujos. Tam specialus pūstuvas 28 nuolat tiekia karštą orą į degiklius, šildomą oro šildytuve 25. Pav. 3.2 paveiksle pavaizduotas vadinamasis rotacinis oro šildytuvas, kurio šilumą kaupiantis įpakavimas pirmoje apsisukimo pusėje šildomas išmetamosiomis išmetamosiomis dujomis, o antroje apsisukimo pusėje šildo iš atmosferos ateinantį orą. Oro temperatūrai padidinti naudojama recirkuliacija: dalis išmetamųjų dujų, išeinančių iš katilo, panaudojama specialiu recirkuliaciniu ventiliatoriumi. 29 tiekiamas į pagrindinį orą ir sumaišomas su juo. Karštas oras sumaišomas su dujomis ir per katilo degiklius tiekiamas į jo pakurą – kamerą, kurioje dega kuras. Degant susidaro deglas, kuris yra galingas spindulinės energijos šaltinis. Taigi, degant kurui, jo cheminė energija paverčiama degiklio šilumine ir spinduliavimo energija.

Krosnies sienelės išklotos tinkleliais 19 - vamzdžiais, į kuriuos tiekiamas vanduo iš ekonomaizerio 24. Diagramoje parodytas vadinamasis tiesioginio srauto katilas, kurio ekranuose tiekiamas vanduo, praeinantis per katilo vamzdžių sistemą tik vieną kartą. , kaitinamas ir išgarinamas, virsta sausais sočiais garais. Plačiai naudojami būgniniai katilai, kurių ekranuose pakartotinai cirkuliuojamas tiekiamas vanduo, o būgne nuo katilo vandens atskiriami garai.

Erdvė už katilo pakuros gana tankiai užpildyta vamzdžiais, kurių viduje juda garai ar vanduo. Iš išorės šie vamzdžiai plaunami karštomis dūmų dujomis, kurios palaipsniui atvėsta judamos kamino 26 link.

Sausi prisotinti garai patenka į pagrindinį perkaitintuvą, susidedantį iš lubų 20, ekrano 21 ir konvekcinių 22 elementų. Pagrindiniame perkaitintuve jo temperatūra, taigi ir potenciali energija, didėja. Konvekcinio perkaitintuvo išėjimo angoje gaunamas didelio parametro garas išeina iš katilo ir per garo liniją patenka į garo turbiną.

Galinga garo turbina dažniausiai susideda iš kelių atskirų turbinų – cilindrų.

17 garo į pirmąjį cilindrą - aukšto slėgio cilindrą (HPC) tiekiamas tiesiai iš katilo, todėl turi aukštus parametrus (SKD turbinoms - 23,5 MPa, 540 °C, t. y. 240 at/540 °C). Prie išėjimo iš HPC garų slėgis yra 3–3,5 MPa (30–35 at), o temperatūra – 300–340 °C. Jei garas ir toliau plėstųsi turbinoje virš šių parametrų iki slėgio kondensatoriuje, jis taptų toks drėgnas, kad ilgalaikis turbinos darbas būtų neįmanomas dėl erozinio jos dalių susidėvėjimo paskutiniame cilindre. Todėl iš HPC santykinai šalti garai grįžta atgal į katilą vadinamajame tarpiniame perkaitintuve 23. Jame garai vėl patenka į karštų katilo dujų įtaką, jų temperatūra pakyla iki pradinės (540 °C). Gautas garas siunčiamas į vidutinio slėgio cilindrą (MPC) 16. Išplėtus MPC iki 0,2–0,3 MPa (2–3 at) slėgio, garai patenka į vieną ar daugiau identiškų žemo slėgio cilindrų (LPC) 15.

Taigi, besiplečiantis turbinoje, garai suka savo rotorių, sujungtą su elektros generatoriaus 14 rotoriumi, kurio statoriaus apvijose generuojama elektros srovė. Transformatorius padidina įtampą, kad sumažintų nuostolius elektros linijose, dalį pagamintos energijos perduoda šilumos jėgainės pačios poreikiams tenkinti, o likusią elektros dalį atiduoda į elektros sistemą.

Tiek katilas, tiek turbina gali veikti tik su labai aukštos kokybės tiekiamu vandeniu ir garais, įleidžiant tik nereikšmingas kitų medžiagų priemaišas. Be to, garo sąnaudos yra milžiniškos (pavyzdžiui, 1200 MW galios bloke daugiau nei 1 tona vandens išgaruoja, praeina per turbiną ir kondensuojasi per 1 sekundę). Todėl normalus maitinimo bloko veikimas įmanomas tik sukuriant uždarą didelio grynumo darbinio skysčio cirkuliacijos ciklą.

Iš turbinos LPC išeinantys garai patenka į kondensatorių 12 - šilumokaitį, kurio vamzdeliais nuolat teka aušinamasis vanduo, tiekiamas cirkuliaciniu siurbliu 9 iš upės, rezervuaro ar specialaus aušinimo įrenginio (aušinimo bokšto).

Aušinimo bokštas – tai iki 150 m aukščio ir 40–70 m išleidimo angos skersmens gelžbetoninis tuščiaviduris išmetimo bokštas (3.3 pav.), sukuriantis gravitaciją iš apačios pro oro kreipiamąsias plokštes.

Aušinimo bokšto viduje 10–20 m aukštyje įrengiamas laistymo (purkštuvų) įrenginys. Judantis aukštyn oras išgaruoja dalis lašelių (apie 1,5–2 %), taip atvėsindamas iš kondensatoriaus ateinantį ir jame įkaitintą vandenį. Atvėsęs vanduo surenkamas apačioje baseine, suteka į priekinę kamerą 10, o iš ten cirkuliaciniu siurbliu 9 tiekiamas į kondensatorių 12 (3.2 pav.).

Kartu su cirkuliuojančiu vandeniu naudojamas tiesioginio srauto vandens tiekimas, kuriame aušinamasis vanduo patenka į kondensatorių iš upės ir išleidžiamas į jį pasroviui. Iš turbinos į kondensatoriaus žiedą patenkantys garai kondensuojasi ir teka žemyn; Susidaręs kondensatas kondensato siurbliu 6 tiekiamas per žemo slėgio regeneracinių šildytuvų (LPH) 3 grupę į deaeratorių 8. LPH kondensato temperatūra pakyla dėl garų, paimtų iš šildytuvo, kondensacijos šilumos. turbina. Tai leidžia sumažinti kuro sąnaudas katile ir padidinti elektrinės efektyvumą. Deaeratoriuje 8 vyksta deaeracija – iš kondensato pašalinamos jame ištirpusios dujos, kurios sutrikdo katilo darbą. Tuo pačiu metu deaeratoriaus bakas yra katilo vandens talpa.

Iš deaeratoriaus tiekiamas vanduo aukšto slėgio šildytuvų (HPH) grupei tiekiamas tiekimo siurbliu 7, varomu elektros variklio arba specialios garo turbinos.

Regeneracinis kondensato šildymas HDPE ir HDPE yra pagrindinis ir labai pelningas būdas padidinti šiluminių elektrinių efektyvumą. Turbinoje nuo įvado iki ištraukimo vamzdyno išsiplėtę garai generuodavo tam tikrą galią, o patekę į regeneracinį šildytuvą, savo kondensacijos šilumą perdavė tiekiamajam vandeniui (o ne aušinimo vandeniui!), padidindami jo temperatūrą ir taip. kuro sąnaudų taupymas katile. Katilo tiekiamo vandens temperatūra už HPH, t.y. prieš įeinant į katilą, yra 240–280°C, priklausomai nuo pradinių parametrų. Taip uždaromas technologinis garo-vandens ciklas, kai kuro cheminė energija paverčiama mechanine turbinos rotoriaus sukimosi energija.

Šiluminės elektrinės paskirtis susideda iš kuro cheminės energijos pavertimo elektros energija. Kadangi tokios transformacijos tiesiogiai atlikti praktiškai neįmanoma, pirmiausia reikia cheminę kuro energiją paversti šiluma, kuri susidaro deginant kurą, tada šilumą paversti mechanine energija ir galiausiai pastarąjį paverčia elektros energija.

Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta paprasčiausia elektrinės, dažnai vadinamos garo jėgaine, šiluminės dalies schema. Kuras deginamas krosnyje. Kuriame. Gauta šiluma perduodama vandeniui garų katile. Dėl to vanduo įšyla, o vėliau išgaruoja, sudarydamas vadinamuosius prisotintus garus, tai yra tokios pat temperatūros kaip ir verdančio vandens garus. Tada šiluma tiekiama į sočiųjų garų, todėl susidaro perkaitinti garai, t. y. garai, kurių temperatūra yra aukštesnė nei vandens, išgaruojančio esant tokiam pačiam slėgiui. Perkaitintas garas gaunamas iš sočiųjų garų perkaitintuve, kuris daugeliu atvejų yra plieninių vamzdžių ritė. Garai juda vamzdžių viduje, o išorėje spiralę plauna karštos dujos.

Jei slėgis katile būtų lygus atmosferos slėgiui, tada vandenį reikėtų pašildyti iki 100 ° C temperatūros; toliau šildant pradėtų greitai garuoti. Susidarančių sočiųjų garų temperatūra taip pat būtų 100 ° C. Esant atmosferos slėgiui, garai bus perkaitinti, jei jo temperatūra viršys 100 ° C. Jei slėgis katile yra didesnis nei atmosferinis, tai sočiųjų garų temperatūra yra aukštesnė nei 100 ° C. virš 100 ° C. Sočiųjų temperatūra Kuo didesnis slėgis, tuo aukštesni garai. Šiuo metu garo katilai, kurių slėgis artimas atmosferiniam slėgiui, energetikos sektoriuje iš viso nenaudojami. Daug pelningiau naudoti garo katilus, skirtus daug didesniam slėgiui, apie 100 atmosferų ir daugiau. Sočiųjų garų temperatūra yra 310°C ar aukštesnė.

Iš perkaitintuvo perkaitinti vandens garai plieniniu vamzdynu tiekiami į šilumos variklį, dažniausiai -. Esamose elektrinių garo elektrinėse kiti varikliai beveik nenaudojami. Perkaitintuose vandens garuose, patenkančiuose į šilumos variklį, yra daug šiluminės energijos, išsiskiriančios dėl kuro degimo. Šilumos variklio užduotis yra paversti garo šiluminę energiją mechanine.

Garų slėgis ir temperatūra garo turbinos įleidimo angoje, paprastai vadinami , yra žymiai aukštesni už garo slėgį ir temperatūrą turbinos išleidimo angoje. Paprastai vadinamas garo slėgis ir temperatūra garo turbinos išėjimo angoje, lygus slėgiui ir temperatūrai kondensatoriuje. Šiuo metu, kaip jau minėta, energetikos pramonėje naudojami labai aukštų pradinių parametrų garai, kurių slėgis siekia iki 300 atmosferų ir temperatūra iki 600 °C. Galutiniai parametrai, priešingai, parenkami žemi: ​​slėgis apie 0,04 atmosferos, ty 25 kartus mažiau nei atmosferos, o temperatūra yra apie 30 °C, t.y. artima aplinkos temperatūrai. Garams plečiantis turbinoje, dėl sumažėjusio garo slėgio ir temperatūros, jame esančios šiluminės energijos kiekis gerokai sumažėja. Kadangi garų plėtimosi procesas vyksta labai greitai, per šį labai trumpą laiką bet koks reikšmingas šilumos perdavimas iš garų į aplinką nespėja įvykti. Kur dingsta šiluminės energijos perteklius? Yra žinoma, kad pagal pagrindinį gamtos dėsnį - energijos tvermės ir transformacijos dėsnį - neįmanoma sunaikinti ar gauti „iš nieko“ bet kokio, net ir mažiausio, energijos kiekio. Energija gali pereiti tik iš vienos rūšies į kitą. Akivaizdu, kad šiuo atveju susiduriame su būtent tokia energijos transformacija. Šiluminės energijos perteklius, anksčiau buvęs garuose, virto mechanine energija ir gali būti naudojamas mūsų nuožiūra.

Kaip veikia garo turbina, aprašyta straipsnyje apie.

Čia tik pasakysime, kad į turbinos mentes patenkanti garo srovė turi labai didelį greitį, dažnai viršijantį garso greitį. Garo srovė suka garo turbinos diską ir veleną, ant kurio diskas sumontuotas. Turbinos veleną galima prijungti, pavyzdžiui, prie elektros mašinos – generatoriaus. Generatoriaus užduotis – mechaninę veleno sukimosi energiją paversti elektros energija. Taigi kuro cheminė energija garo elektrinėje paverčiama mechanine energija, o vėliau – elektros energija, kuri gali būti kaupiama kintamosios srovės UPS.

Variklyje darbą atlikę garai patenka į kondensatorių. Kondensatoriaus vamzdeliais nuolat pumpuojamas aušinamasis vanduo, dažniausiai paimamas iš kokio nors natūralaus vandens telkinio: upės, ežero, jūros. Aušinamasis vanduo paima šilumą iš garų, patenkančių į kondensatorių, ko pasekoje garai kondensuojasi, t.y. virsta vandeniu. Dėl kondensacijos susidaręs vanduo pumpuojamas į garo katilą, kuriame vėl išgaruoja, ir visas procesas kartojamas dar kartą.

Tai iš esmės yra termoelektrinės stoties garo jėgainės veikimas. Kaip matote, garai tarnauja kaip tarpininkas, vadinamasis darbinis skystis, kurio pagalba kuro cheminė energija, paversta šilumine energija, paverčiama mechanine energija.

Žinoma, neturėtumėte galvoti, kad modernaus, galingo garo katilo ar šilumos variklio konstrukcija yra tokia paprasta, kaip parodyta aukščiau esančiame paveikslėlyje. Priešingai, katilas ir turbina, kurie yra svarbiausi garo jėgainės elementai, turi labai sudėtingą struktūrą.

Dabar pradedame paaiškinti darbą.

Pagal visuotinai priimtą apibrėžimą, šiluminės elektrinės- tai elektrinės, kurios gamina elektros energiją, paversdamos kuro cheminę energiją į mechaninę elektros generatoriaus veleno sukimosi energiją.

Pirmas TPP pabaigoje pasirodė Niujorke (1882), o 1883 metais buvo pastatyta pirmoji šiluminė elektrinė Rusijoje (Sankt Peterburge). Nuo pat atsiradimo šiluminės elektrinės labiausiai išplito, atsižvelgiant į vis didėjantį energijos poreikį prasidėjus technogeniniam amžiui. Iki praėjusio amžiaus aštuntojo dešimtmečio vidurio šiluminių elektrinių eksploatavimas buvo dominuojantis elektros gamybos būdas. Pavyzdžiui, JAV ir SSRS šiluminių elektrinių dalis tarp visos gautos elektros energijos sudarė 80%, o visame pasaulyje - apie 73–75%.

Aukščiau pateiktas apibrėžimas, nors ir talpus, ne visada aiškus. Pabandysime savais žodžiais paaiškinti bendrą bet kokio tipo šiluminių elektrinių veikimo principą.

Elektros gamyba šiluminėse elektrinėse vyksta per daug nuoseklių etapų, tačiau bendras jo veikimo principas yra labai paprastas. Pirmiausia kuras deginamas specialioje degimo kameroje (garo katile), kuri išskiria didelį šilumos kiekį, kuris specialiomis vamzdžių sistemomis, esančiomis katilo viduje, cirkuliuojantį vandenį paverčia garais. Nuolat didėjantis garo slėgis sukasi turbinos rotorių, kuris sukimosi energiją perduoda generatoriaus velenui ir dėl to susidaro elektros srovė.

Garų/vandens sistema uždaryta. Garai, patekę per turbiną, kondensuojasi ir vėl virsta vandeniu, kuris papildomai pereina per šildytuvo sistemą ir vėl patenka į garo katilą.

Yra keletas šiluminių elektrinių tipų. Šiuo metu tarp šiluminių elektrinių daugiausia šiluminės garo turbininės elektrinės (TPES). Tokio tipo elektrinėse sudegusio kuro šiluminė energija panaudojama garo generatoriuje, kuriame pasiekiamas labai aukštas vandens garų slėgis, varant turbinos rotorių ir atitinkamai generatorių. Tokiose šiluminėse elektrinėse kaip kuras naudojamas mazutas arba dyzelinas, taip pat gamtinės dujos, anglis, durpės, skalūnai, kitaip tariant, visų rūšių kuras. TPES efektyvumas siekia apie 40%, o jų galia gali siekti 3-6 GW.

GRES (valstybinė rajono elektrinė)- gana gerai žinomas ir pažįstamas vardas. Tai ne kas kita, kaip šiluminė garo turbininė jėgainė, kurioje įrengtos specialios kondensacinės turbinos, kurios nenaudoja išmetamųjų dujų energijos ir neverčia jos į šilumą, pavyzdžiui, pastatams šildyti. Tokios elektrinės dar vadinamos kondensacinėmis elektrinėmis.

Tuo pačiu atveju, jei TPESįrengtos specialios šildymo turbinos, kurios antrinę išmetamųjų garų energiją paverčia šilumine energija, naudojama komunalinių ar pramonės paslaugų poreikiams, tuomet tai yra termofikacinės elektrinės arba kogeneracinės elektrinės. Pavyzdžiui, SSRS valstybinės rajoninės elektrinės sudarė apie 65% garo turbinų elektrinių pagamintos elektros energijos, o atitinkamai 35% - šiluminėse elektrinėse.

Yra ir kitų tipų šiluminių elektrinių. Dujų turbininėse elektrinėse arba GTPP generatorius sukasi dujų turbina. Tokiose šiluminėse elektrinėse kaip kuras naudojamos gamtinės dujos arba skystasis kuras (dyzelinas, mazutas). Tačiau tokių elektrinių naudingumo koeficientas nėra labai didelis, apie 27-29 proc., todėl jos daugiausia naudojamos kaip atsarginiai elektros energijos šaltiniai, dengiant didžiausias elektros tinklo apkrovas arba tiekiant elektros energiją mažoms gyvenvietėms.

Šiluminės elektrinės su garo ir dujų turbinos bloku (SGPP). Tai kombinuoto tipo elektrinės. Juose sumontuoti garo turbinos ir dujų turbinų mechanizmai, o jų naudingumo koeficientas siekia 41-44%. Šios elektrinės taip pat leidžia atgauti šilumą ir paversti ją šilumine energija, naudojama pastatams šildyti.

Pagrindinis visų šiluminių elektrinių trūkumas yra naudojamo kuro rūšis. Visų rūšių kuras, naudojamas šiluminėse elektrinėse, yra nepakeičiami gamtos ištekliai, kurie lėtai, bet nuolat senka. Būtent todėl šiuo metu, kartu su atominių elektrinių naudojimu, kuriamas ir elektros gamybos mechanizmas naudojant atsinaujinančius ar kitus alternatyvius energijos šaltinius.