Termoelektrostacija. Siltumcentrāles (CHP) Termoelektrostaciju jauda

Lai gāze degtu labāk, katli ir aprīkoti ar vilkmes mehānismiem. Apkures katlam tiek piegādāts gaiss, kas gāzes sadegšanas laikā kalpo kā oksidētājs. Lai samazinātu trokšņa līmeni, mehānismi ir aprīkoti ar trokšņu slāpētājiem. Degvielas sadegšanas laikā radušās dūmgāzes tiek novadītas skurstenī un izkliedētas atmosfērā.

Karstā gāze plūst caur dūmvadu un silda ūdeni, kas iet caur īpašām katla caurulēm. Sildot, ūdens pārvēršas pārkarsētā tvaikā, kas nonāk tvaika turbīnā. Tvaiks nokļūst turbīnā un sāk griezt turbīnas lāpstiņas, kuras ir savienotas ar ģeneratora rotoru. Tvaika enerģija tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā. Ģeneratorā mehāniskā enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā, rotors turpina griezties, radot statora tinumos maiņstrāvu.

Izmantojot pakāpju transformatoru un pakāpju transformatoru apakšstaciju, elektroenerģija patērētājiem tiek piegādāta pa elektropārvades līnijām. Turbīnā izplūstošais tvaiks tiek nosūtīts uz kondensatoru, kur tas pārvēršas ūdenī un atgriežas katlā. Termoelektrostacijā ūdens kustas pa apli. Dzesēšanas torņi ir paredzēti ūdens dzesēšanai. Koģenerācijas stacijas izmanto ventilatoru un torņu dzesēšanas torņus. Ūdens dzesēšanas torņos tiek dzesēts ar atmosfēras gaisu. Rezultātā izdalās tvaiks, ko mēs redzam virs dzesēšanas torņa mākoņu veidā. Ūdens dzesēšanas torņos zem spiediena paceļas un kā ūdenskritums nokrīt priekšējā kamerā, no kurienes plūst atpakaļ uz termoelektrostaciju. Lai samazinātu pilienu iekļūšanu, dzesēšanas torņi ir aprīkoti ar ūdens slazdiem.

Ūdens padeve tiek nodrošināta no Maskavas upes. Ķīmiskās ūdens attīrīšanas ēkā ūdens tiek attīrīts no mehāniskiem piemaisījumiem un piegādāts filtru grupām. Dažos tas ir sagatavots līdz attīrīta ūdens līmenim, lai barotu siltumtīklu, citās - līdz demineralizēta ūdens līmenim un tiek izmantots spēka agregātu padevei.

Slēgts arī karstā ūdens apgādei un centralizētajai siltumapgādei izmantotais cikls. Daļa tvaika no tvaika turbīnas tiek nosūtīta uz ūdens sildītājiem. Tālāk karstais ūdens tiek nosūtīts uz siltumpunktiem, kur notiek siltuma apmaiņa ar ūdeni, kas nāk no mājām.

Augsti kvalificēti Mosenergo speciālisti atbalsta ražošanas procesu visu diennakti, nodrošinot milzīgo metropoli ar elektrību un siltumu.

Kā darbojas kombinētā cikla barošanas bloks?

Kas tas ir un kādi ir termoelektrostaciju darbības principi? Vispārējā šādu objektu definīcija izklausās aptuveni šādi - tās ir spēkstacijas, kas dabas enerģiju pārstrādā elektroenerģijā. Šiem nolūkiem tiek izmantota arī dabiskas izcelsmes degviela.

Termoelektrostaciju darbības princips. Īss apraksts

Mūsdienās tieši šādās iekārtās degšana ir visizplatītākā, kas atbrīvo siltumenerģiju. Termoelektrostaciju uzdevums ir izmantot šo enerģiju elektroenerģijas ražošanai.

Termoelektrostaciju darbības princips ir ne tikai siltumenerģijas ražošana, bet arī ražošana, kas tiek piegādāta arī patērētājiem, piemēram, karstā ūdens veidā. Turklāt šīs energoiekārtas saražo aptuveni 76% no visas elektroenerģijas. Šāda plašā izmantošana ir saistīta ar faktu, ka fosilā kurināmā pieejamība stacijas darbībai ir diezgan augsta. Otrs iemesls bija tas, ka degvielas transportēšana no tās ieguves vietas uz pašu staciju ir diezgan vienkārša un racionāla darbība. Termoelektrostaciju darbības princips ir veidots tā, lai darba šķidruma atkritumu siltumu būtu iespējams izmantot tā otrreizējai piegādei patērētājam.

Staciju atdalīšana pēc veida

Ir vērts atzīmēt, ka termostacijas var iedalīt tipos atkarībā no tā, kāda veida siltumu tās ražo. Ja termoelektrostacijas darbības princips ir tikai ražot elektroenerģiju (tas ir, tā nepiegādā siltumenerģiju patērētājam), tad to sauc par kondensācijas elektrostaciju (CES).

Iekārtās, kas paredzētas elektroenerģijas ražošanai, tvaika padevei, kā arī karstā ūdens padevei patērētājam, ir tvaika turbīnas, nevis kondensācijas turbīnas. Arī šādos stacijas elementos ir starpposma tvaika nosūkšana vai pretspiediena iekārta. Šāda veida termoelektrostaciju (koģenerācijas stacijas) galvenā priekšrocība un darbības princips ir tas, ka atkritumi tiek izmantoti arī kā siltuma avots un piegādāti patērētājiem. Tas samazina siltuma zudumus un dzesēšanas ūdens daudzumu.

Termoelektrostaciju darbības pamatprincipi

Pirms pāriet pie paša darbības principa apsvēršanas, ir jāsaprot, par kādu staciju mēs runājam. Šādu iekārtu standarta dizains ietver tādu sistēmu kā starpposma tvaika pārkarsēšana. Tas ir nepieciešams, jo ķēdes ar starpposma pārkaršanu siltuma efektivitāte būs augstāka nekā sistēmā bez tās. Vienkāršiem vārdiem sakot, termoelektrostacijas darbības princips ar šādu shēmu būs daudz efektīvāks ar vienādiem sākotnējiem un galīgiem norādītajiem parametriem nekā bez tā. No tā visa var secināt, ka stacijas darbības pamatā ir organiskā degviela un uzsildīts gaiss.

Darba shēma

Termoelektrostacijas darbības princips ir konstruēts šādi. Degvielas materiāls, kā arī oksidētājs, kura lomu visbiežāk pilda uzkarsēts gaiss, nepārtrauktā plūsmā tiek ievadīts katla krāsnī. Tādas vielas kā ogles, nafta, mazuts, gāze, slāneklis un kūdra var darboties kā degviela. Ja mēs runājam par visizplatītāko degvielu Krievijas Federācijas teritorijā, tie ir ogļu putekļi. Tālāk termoelektrostaciju darbības princips ir konstruēts tā, ka kurināmā sadegšanas radītais siltums silda ūdeni tvaika katlā. Sildīšanas rezultātā šķidrums pārvēršas piesātinātā tvaikā, kas caur tvaika izvadu nonāk tvaika turbīnā. Šīs ierīces galvenais mērķis stacijā ir pārvērst ienākošā tvaika enerģiju mehāniskajā enerģijā.

Visi turbīnas elementi, kas var kustēties, ir cieši saistīti ar vārpstu, kā rezultātā tie griežas kā vienots mehānisms. Lai vārpsta grieztos, tvaika turbīna pārnes tvaika kinētisko enerģiju uz rotoru.

Stacijas mehāniskā daļa

Termoelektrostacijas konstrukcija un darbības princips tās mehāniskajā daļā ir saistīts ar rotora darbību. Tvaikam, kas nāk no turbīnas, ir ļoti augsts spiediens un temperatūra. Sakarā ar to tiek radīta liela tvaika iekšējā enerģija, kas no katla ieplūst turbīnas sprauslās. Tvaika strūklas, kas nepārtrauktā plūsmā iet caur sprauslu ar lielu ātrumu, kas bieži vien ir pat lielāks par skaņas ātrumu, iedarbojas uz turbīnas lāpstiņām. Šie elementi ir stingri piestiprināti pie diska, kas, savukārt, ir cieši savienots ar vārpstu. Šajā brīdī tvaika mehāniskā enerģija tiek pārveidota par rotora turbīnu mehānisko enerģiju. Ja precīzāk runājam par termoelektrostaciju darbības principu, tad mehāniskā ietekme ietekmē turboģeneratora rotoru. Tas ir saistīts ar faktu, ka parastā rotora un ģeneratora vārpsta ir cieši savienoti viens ar otru. Un tad ir diezgan labi zināms, vienkāršs un saprotams process mehāniskās enerģijas pārvēršanai elektroenerģijā tādā ierīcē kā ģenerators.

Tvaika kustība pēc rotora

Pēc tam, kad ūdens tvaiki šķērso turbīnu, tā spiediens un temperatūra ievērojami pazeminās, un tas nonāk nākamajā stacijas daļā - kondensatorā. Šī elementa iekšpusē tvaiki tiek pārvērsti atpakaļ šķidrumā. Lai veiktu šo uzdevumu, kondensatora iekšpusē atrodas dzesēšanas ūdens, kas tur tiek piegādāts caur caurulēm, kas iet iekšā ierīces sienās. Pēc tam, kad tvaiks tiek pārvērsts atpakaļ ūdenī, tas tiek izsūknēts ar kondensāta sūkni un nonāk nākamajā nodalījumā - deaeratorā. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka sūknētais ūdens iet caur reģeneratīvajiem sildītājiem.

Deaeratora galvenais uzdevums ir izvadīt gāzes no ienākošā ūdens. Vienlaikus ar tīrīšanas darbību šķidrums tiek uzkarsēts tāpat kā reģeneratīvajos sildītājos. Šim nolūkam tiek izmantots tvaika siltums, kas tiek ņemts no tā, kas nonāk turbīnā. Atgaisošanas darbības galvenais mērķis ir samazināt skābekļa un oglekļa dioksīda saturu šķidrumā līdz pieņemamām vērtībām. Tas palīdz samazināt korozijas ātrumu tajos, pa kuriem tiek piegādāts ūdens un tvaiks.

Ogļu stacijas

Pastāv liela termoelektrostaciju darbības principa atkarība no izmantotā kurināmā veida. No tehnoloģiskā viedokļa visgrūtāk ieviešamā viela ir ogles. Neskatoties uz to, izejvielas ir galvenais enerģijas avots šādos objektos, kuru skaits ir aptuveni 30% no kopējās staciju daļas. Turklāt šādu objektu skaitu plānots palielināt. Ir arī vērts atzīmēt, ka stacijas darbībai nepieciešamo funkcionālo nodalījumu skaits ir daudz lielāks nekā citiem veidiem.

Kā termoelektrostacijas darbojas ar ogļu kurināmo?

Lai stacija darbotos nepārtraukti, pa dzelzceļa sliedēm pastāvīgi tiek ievestas ogles, kuras tiek izkrautas, izmantojot speciālas izkraušanas ierīces. Tad ir tādi elementi kā caur kuru izkrautās ogles tiek piegādātas uz noliktavu. Tālāk degviela nonāk drupināšanas iekārtā. Vajadzības gadījumā ir iespējams apiet ogļu nogādāšanas noliktavā procesu un no izkraušanas ierīcēm pārsūtīt tās tieši uz drupinātājiem. Izejot šo posmu, sasmalcinātās izejvielas nonāk neapstrādātu ogļu bunkurā. Nākamais solis ir materiāla piegāde caur padevējiem pulverveida ogļu dzirnavām. Tālāk ogļu putekļi, izmantojot pneimatisko transportēšanas metodi, tiek ievadīti ogļu putekļu bunkurā. Pa šo ceļu viela apiet tādus elementus kā separators un ciklons, un no tvertnes tā jau plūst caur padevējiem tieši uz degļiem. Gaiss, kas iet caur ciklonu, tiek iesūkts ar dzirnavu ventilatoru un pēc tam tiek ievadīts katla sadegšanas kamerā.

Turklāt gāzes kustība izskatās aptuveni šādi. Gaistošā viela, kas veidojas sadegšanas katla kamerā, secīgi iziet cauri tādām ierīcēm kā katlu iekārtas gāzes vadi, tad, ja tiek izmantota tvaika uzsildīšanas sistēma, gāze tiek piegādāta primārajam un sekundārajam pārkarsētājam. Šajā nodalījumā, kā arī ūdens ekonomaizerā gāze atdod savu siltumu, lai sildītu darba šķidrumu. Pēc tam tiek uzstādīts elements, ko sauc par gaisa pārsildītāju. Šeit gāzes siltumenerģija tiek izmantota ienākošā gaisa sildīšanai. Izejot cauri visiem šiem elementiem, gaistošā viela nonāk pelnu savācējā, kur tiek attīrīta no pelniem. Pēc tam dūmu sūkņi izvelk gāzi un izlaiž to atmosfērā, izmantojot gāzes cauruli.

Termoelektrostacijas un atomelektrostacijas

Diezgan bieži rodas jautājums par to, kas ir kopīgs starp termoelektrostacijām un vai ir līdzības termoelektrostaciju un atomelektrostaciju darbības principos.

Ja runājam par to līdzībām, tad tās ir vairākas. Pirmkārt, tie abi ir uzbūvēti tā, lai savam darbam izmantotu dabas resursu, kas ir fosils un izvadīts. Turklāt var atzīmēt, ka abi objekti ir vērsti uz ne tikai elektroenerģijas, bet arī siltumenerģijas ražošanu. Darbības principu līdzības slēpjas arī tajā, ka termoelektrostacijās un atomelektrostacijās darbības procesā ir iesaistītas turbīnas un tvaika ģeneratori. Turklāt ir tikai dažas atšķirības. Tajos ietilpst fakts, ka, piemēram, būvniecības izmaksas un termoelektrostacijās iegūtā elektroenerģija ir daudz zemāka nekā atomelektrostacijās. Bet, no otras puses, atomelektrostacijas nepiesārņo atmosfēru, kamēr atkritumi tiek pareizi apglabāti un nenotiek avārijas. Savukārt termoelektrostacijas sava darbības principa dēļ pastāvīgi izdala atmosfērā kaitīgas vielas.

Šeit slēpjas galvenā atšķirība atomelektrostaciju un termoelektrostaciju darbībā. Ja siltumiekārtās kurināmā sadegšanas siltumenerģiju visbiežāk pārnes ūdenī vai pārvērš tvaikā, tad atomelektrostacijās enerģiju ņem no urāna atomu skaldīšanas. Iegūtā enerģija tiek izmantota dažādu vielu sildīšanai un ūdens šeit tiek izmantots diezgan reti. Turklāt visas vielas atrodas slēgtās, noslēgtās ķēdēs.

Centralizētā siltumapgāde

Dažās termoelektrostacijās to konstrukcijā var būt iekļauta sistēma, kas nodrošina pašas elektrostacijas, kā arī blakus esošā ciemata apkuri, ja tāds ir. Šīs iekārtas tīkla sildītājiem tvaiks tiek ņemts no turbīnas, un ir arī īpaša līnija kondensāta noņemšanai. Ūdens tiek piegādāts un izvadīts caur īpašu cauruļvadu sistēmu. Elektroenerģija, kas tiks ģenerēta šādā veidā, tiek izņemta no elektriskā ģeneratora un pārsūtīta patērētājam, ejot caur paaugstinošiem transformatoriem.

Pamataprīkojums

Ja mēs runājam par galvenajiem elementiem, ko darbina termoelektrostacijas, tās ir katlu mājas, kā arī turbīnu bloki, kas savienoti pārī ar elektrisko ģeneratoru un kondensatoru. Galvenā atšķirība starp galveno aprīkojumu un papildu aprīkojumu ir tā, ka tai ir standarta parametri pēc jaudas, produktivitātes, tvaika parametriem, kā arī sprieguma un strāvas utt. Var atzīmēt arī galveno elementu veidu un skaitu. tiek izvēlēti atkarībā no tā, cik daudz jaudas jāiegūst no vienas termoelektrostacijas, kā arī tās darbības režīma. Sīkāk šo jautājumu var izprast termoelektrostaciju darbības principa animācija.

Galvenais spēkstaciju veids Krievijā ir termoelektrostacijas (CHP). Šīs iekārtas saražo aptuveni 67% no Krievijas elektroenerģijas. To izvietojumu ietekmē degvielas un patērētāju faktori. Visjaudīgākās spēkstacijas atrodas vietās, kur tiek ražota degviela. Termoelektrostacijas, kurās izmanto augstas kaloritātes, transportējamo degvielu, ir paredzētas patērētājiem.

Termoelektrostacijas izmanto plaši pieejamos kurināmā resursus, ir salīdzinoši brīvi izvietotas un spēj ražot elektroenerģiju bez sezonālām svārstībām. To celtniecība tiek veikta ātri un saistīta ar mazākām darbaspēka un materiālu izmaksām. Bet TPP ir būtiski trūkumi. Tie izmanto neatjaunojamos resursus, tiem ir zema efektivitāte (30-35%), un tiem ir ārkārtīgi negatīva ietekme uz vidi. Termoelektrostacijas visā pasaulē katru gadu atmosfērā izdala 200–250 miljonus tonnu pelnu un aptuveni 60 miljonus tonnu sēra dioksīda 6, kā arī absorbē milzīgu daudzumu skābekļa. Konstatēts, ka ogles mikrodozās gandrīz vienmēr satur U 238, Th 232 un radioaktīvo oglekļa izotopu. Lielākā daļa Krievijas termoelektrostaciju nav aprīkotas ar efektīvām sistēmām dūmgāzu attīrīšanai no sēra un slāpekļa oksīdiem. Lai gan iekārtas, kas darbojas ar dabasgāzi, videi ir daudz tīrākas nekā ogļu, slānekļa un mazuta rūpnīcas, gāzes cauruļvadu ierīkošana (īpaši ziemeļu reģionos) kaitē videi.

Termoelektrostacija ir iekārtu un ierīču komplekss, kas kurināmā enerģiju pārvērš elektriskajā un (vispārīgi) siltumenerģijā.

Termoelektrostacijas raksturo liela daudzveidība, un tās var klasificēt pēc dažādiem kritērijiem.

1. Pēc piegādātās enerģijas mērķa un veida elektrostacijas iedala reģionālajās un rūpnieciskajās.

Rajonu elektrostacijas ir neatkarīgas publiskās elektrostacijas, kas apkalpo visa veida patērētājus reģionā (rūpniecības uzņēmumus, transportu, iedzīvotājus u.c.). Rajonu kondensācijas elektrostacijas, kas ražo galvenokārt elektroenerģiju, bieži saglabā savu vēsturisko nosaukumu - GRES (štata rajona elektrostacijas). Rajona spēkstacijas, kas ražo elektroenerģiju un siltumenerģiju (tvaika vai karstā ūdens veidā), sauc par koģenerācijas stacijām (CHP). TEC ir iekārtas kombinētai elektroenerģijas un siltuma ražošanai. To efektivitāte sasniedz 70%, salīdzinot ar 30-35% IES. Koģenerācijas stacijas ir piesaistītas patērētājiem, jo Siltuma pārneses rādiuss (tvaiks, karstais ūdens) ir 15-20 km. Koģenerācijas stacijas maksimālā jauda ir mazāka nekā CPP.

Valsts rajonu elektrostaciju un rajonu termoelektrostaciju jauda parasti ir lielāka par 1 miljonu kW.

Rūpnieciskās elektrostacijas ir elektrostacijas, kas piegādā siltumenerģiju un elektroenerģiju konkrētiem ražošanas uzņēmumiem vai to kompleksiem, piemēram, ķīmiskās ražotnes. Rūpnieciskās spēkstacijas ir daļa no rūpniecības uzņēmumiem, kurus tās apkalpo. To jaudu nosaka rūpniecības uzņēmumu vajadzības pēc siltumenerģijas un elektroenerģijas, un parasti tā ir ievērojami mazāka nekā rajonu termoelektrostacijām. Bieži vien rūpnieciskās elektrostacijas darbojas vispārējā elektrotīklā, bet nav pakļautas energosistēmu dispečeram. Tālāk ir aplūkotas tikai rajona spēkstacijas.

2. Pēc izmantotā kurināmā veida termoelektrostacijas iedala spēkstacijās, kas darbojas ar organisko kurināmo un kodoldegvielu.

Tiek sauktas termoelektrostacijas, kas darbojas ar fosilo kurināmo kondensācijas spēkstacijas (CPS). Kodoldegvielu izmanto atomelektrostacijās (AES). Tieši šajā nozīmē šis termins tiks lietots turpmāk, lai gan termoelektrostacijas, atomelektrostacijas, gāzes turbīnu elektrostacijas (GTPP) un kombinētā cikla elektrostacijas (CGPP) arī ir termoelektrostacijas, kas darbojas pēc siltuma pārveidošanas principa. enerģiju elektroenerģijā.

Galvenā loma siltumiekārtu vidū ir kondensācijas spēkstacijām (CPS). Tie piesaista gan degvielas avotus, gan patērētājus, un tāpēc ir ļoti plaši izplatīti. Jo lielāks IES, jo tālāk tas var pārraidīt elektrību, t.i. Palielinoties jaudai, palielinās degvielas un enerģijas faktora ietekme.

Kā organisko kurināmo termoelektrostacijās izmanto gāzveida, šķidro un cieto kurināmo. Koncentrēšanās uz kurināmā bāzēm notiek lētu un netransportējamu degvielas resursu klātbūtnē (Kanskas-Ačinskas baseina brūnās ogles) vai spēkstacijās, kurās izmanto kūdru, slānekli un mazutu (šādas CPP parasti tiek saistītas ar naftas pārstrādes centriem ). Lielākā daļa Krievijas termoelektrostaciju, īpaši Eiropas daļā, kā galveno kurināmo patērē dabasgāzi un kā rezerves kurināmo mazutu, pēdējo augstās izmaksas dēļ izmantojot tikai ārkārtējos gadījumos; Šādas termoelektrostacijas sauc par gāzeļļas spēkstacijām. Daudzos reģionos, galvenokārt Krievijas Āzijas daļā, galvenā degviela ir termiskās ogles - zemas kaloritātes akmeņogles vai augstas kaloritātes akmeņogļu atkritumi (antracīta ogles - AS). Tā kā pirms sadedzināšanas šādas ogles tiek samaltas īpašās dzirnavās līdz putekļainam stāvoklim, šādas termoelektrostacijas sauc par ogļu pulveri.

3. Pamatojoties uz termoelektrostaciju veidu, ko izmanto termoelektrostacijās, lai pārvērstu siltumenerģiju turbīnu agregātu rotoru rotācijas mehāniskajā enerģijā, tiek izdalītas tvaika turbīnas, gāzturbīnas un kombinētā cikla elektrostacijas.

Tvaika turbīnu spēkstaciju pamatā ir tvaika turbīnu bloki (STU), kas izmanto vissarežģītāko, jaudīgāko un ārkārtīgi progresīvāko enerģijas mašīnu - tvaika turbīnu -, lai pārvērstu siltumenerģiju mehāniskajā enerģijā. PTU ir termoelektrostaciju, koģenerācijas staciju un atomelektrostaciju galvenais elements.

Gāzes turbīnu termoelektrostacijas (GTPP) ir aprīkoti ar gāzturbīnu blokiem (GTU), kas darbojas ar gāzveida vai, ārkārtējos gadījumos, šķidru (dīzeļdegvielu). Tā kā gāzu temperatūra aiz gāzturbīnu iekārtas ir diezgan augsta, tās var izmantot siltumenerģijas piegādei ārējiem patērētājiem. Šādas spēkstacijas sauc par GTU-CHP. Pašlaik Krievijā ir viena gāzes turbīnu elektrostacija (GRES-3, kas nosaukta Klassona vārdā, Elektrogorska, Maskavas apgabals) ar jaudu 600 MW un viena gāzes turbīnu koģenerācijas stacija (Maskavas apgabala Elektrostalas pilsētā).

Kombinētā cikla termoelektrostacijas ir aprīkoti ar kombinētā cikla gāzturbīnu blokiem (CCGT), kas ir gāzturbīnu bloku un tvaika turbīnu bloku kombinācija, kas nodrošina augstu efektivitāti. CCGT-CHP stacijas var projektēt kā kondensācijas stacijas (CCP-CHP) un ar siltumenerģijas padevi (CCP-CHP). Krievijā darbojas tikai viena CCGT-CHP (PGU-450T) ar jaudu 450 MW. Ņevinomiskas valsts rajona elektrostacijā darbojas PGU-170 energobloks ar jaudu 170 MW, bet Sanktpēterburgas Dienvidu termoelektrostacijā ir PGU-300 energobloks ar jaudu 300 MW.

4. Pēc tvaika cauruļvadu tehnoloģiskās shēmas termoelektrostacijas iedala bloku termoelektrostacijās un termoelektrostacijās ar šķērssavienojumiem.

Moduļu termoelektrostacijas sastāv no atsevišķām, parasti viena tipa elektrostacijām - spēka agregātiem. Spēka blokā katrs katls piegādā tvaiku tikai savai turbīnai, no kuras tas pēc kondensācijas atgriežas tikai savā katlā. Visas jaudīgās valsts rajonu elektrostacijas un termoelektrostacijas, kurām ir tā sauktā starpposma tvaika pārkarsēšana, tiek būvētas pēc blokshēmas. Katlu un turbīnu darbība termoelektrostacijās ar šķērssavienojumiem tiek nodrošināta atšķirīgi: visi termoelektrostacijas katli piegādā tvaiku vienai kopējai tvaika līnijai (kolektoram) un no tās tiek darbinātas visas termoelektrostacijas tvaika turbīnas. Saskaņā ar šo shēmu tiek būvētas CES bez starpposma pārkaršanas un gandrīz visas koģenerācijas stacijas ar subkritiskiem sākotnējiem tvaika parametriem.

5. Pamatojoties uz sākotnējā spiediena līmeni, izšķir subkritiskā spiediena un virskritiskā spiediena (SCP) termoelektrostacijas.

Kritiskais spiediens ir 22,1 MPa (225,6 at). Krievijas siltumenerģijas un elektroenerģijas nozarē sākotnējie parametri ir standartizēti: termoelektrostacijas un koģenerācijas stacijas tiek būvētas subkritiskajam spiedienam 8,8 un 12,8 MPa (90 un 130 atm), bet SKD - 23,5 MPa (240 atm). . TPP ar superkritiskiem parametriem tehnisku iemeslu dēļ tiek veiktas ar starpposma pārkaršanu un saskaņā ar blokshēmu. Nereti termoelektrostacijas jeb koģenerācijas stacijas tiek būvētas vairākos posmos – rindās, kuru parametri tiek uzlaboti līdz ar katras jaunas kārtas nodošanu ekspluatācijā.

Apskatīsim tipisku kondensācijas termoelektrostaciju, kas darbojas ar organisko kurināmo (3.1. att.).

Rīsi. 3.1. Gāzeļļas termiskais līdzsvars un

ogļu pulveris (skaitļi iekavās) termoelektrostacija

Degviela tiek piegādāta katlam un tās sadedzināšanai šeit tiek piegādāts oksidētājs - skābekli saturošs gaiss. Gaiss tiek ņemts no atmosfēras. Atkarībā no degšanas sastāva un sadegšanas siltuma 1 kg degvielas pilnīgai sadegšanai nepieciešami 10–15 kg gaisa, un līdz ar to gaiss ir arī dabiska “izejviela” elektroenerģijas ražošanai, kuras nogādāšanai sadegšanā. zonā ir nepieciešami jaudīgi augstas veiktspējas kompresori. Ķīmiskās sadegšanas reakcijas rezultātā, kurā degvielas ogleklis C pārvēršas oksīdos CO 2 un CO, ūdeņradis H 2 par ūdens tvaikiem H 2 O, sērs S par oksīdiem SO 2 un SO 3 utt., kurināmā sadegšana. veidojas produkti – dažādu augstas temperatūras gāzu maisījums. Tieši kurināmā sadegšanas produktu siltumenerģija ir termoelektrostaciju saražotās elektroenerģijas avots.

Tālāk, katla iekšpusē, siltums tiek pārnests no dūmgāzēm uz ūdeni, kas pārvietojas caurulēs. Diemžēl ne visu kurināmā sadegšanas rezultātā izdalīto siltumenerģiju tehnisku un ekonomisku iemeslu dēļ var nodot ūdenī. Kurināmā sadegšanas produkti (dūmgāzes), atdzesēti līdz 130–160 °C temperatūrai, iziet no termoelektrostacijas caur skursteni. Dūmgāzu aiznestā siltuma daļa atkarībā no izmantotā kurināmā veida, darbības režīma un darbības kvalitātes ir 5–15%.

Daļa siltumenerģijas, kas paliek katla iekšpusē un tiek pārnesta uz ūdeni, nodrošina tvaika veidošanos ar augstiem sākotnējiem parametriem. Šis tvaiks tiek nosūtīts uz tvaika turbīnu. Turbīnas izejā tiek uzturēts dziļš vakuums, izmantojot ierīci, ko sauc par kondensatoru: spiediens aiz tvaika turbīnas ir 3–8 kPa (atgādinām, ka atmosfēras spiediens ir 100 kPa līmenī). Tāpēc tvaiks, iekļūstot turbīnā ar augstu spiedienu, virzās uz kondensatoru, kur spiediens ir zems, un izplešas. Tieši tvaika izplešanās nodrošina tā potenciālās enerģijas pārvēršanu mehāniskā darbā. Tvaika turbīna ir konstruēta tā, ka tvaika izplešanās enerģija tiek pārvērsta tās rotora rotācijā. Turbīnas rotors ir savienots ar elektroģeneratora rotoru, kura statora tinumos tiek ģenerēta elektroenerģija, kas ir termoelektrostacijas darbības gala lietderīgais produkts (labums).

Kondensatoram, kas ne tikai nodrošina zemu spiedienu aiz turbīnas, bet arī izraisa tvaika kondensāciju (pārvēršanos ūdenī), ir nepieciešams liels daudzums auksta ūdens. Šis ir trešais termoelektrostacijām piegādāto “izejvielu” veids, un termoelektrostaciju darbībai tas ir ne mazāk svarīgs kā kurināmais. Tāpēc termoelektrostacijas tiek būvētas vai nu pie esošajiem dabīgajiem ūdens avotiem (upe, jūra), vai arī tiek būvēti mākslīgie avoti (dzesēšanas dīķis, gaisa dzesēšanas torņi utt.).

Galvenie siltuma zudumi termoelektrostacijās rodas kondensācijas siltuma pārneses dēļ uz dzesēšanas ūdeni, kas pēc tam to izdala vidē. Vairāk nekā 50% siltuma, kas tiek piegādāts termoelektrostacijai ar kurināmo, tiek zaudēts ar dzesēšanas ūdens siltumu. Turklāt rezultāts ir vides termiskais piesārņojums.

Daļa kurināmā siltumenerģijas tiek patērēta termoelektrostacijas iekšienē vai nu siltuma veidā (piemēram, lai uzsildītu termoelektrostacijai biezā veidā piegādāto mazutu dzelzceļa cisternās), vai elektroenerģijas veidā ( piemēram, lai darbinātu dažādu mērķu sūkņu elektromotorus). Šo zaudējumu daļu sauc par pašu vajadzībām.

Normālai termoelektrostaciju darbībai papildus “izejvielām” (degvielai, dzesēšanas ūdenim, gaisam) ir nepieciešami daudzi citi materiāli: eļļa eļļošanas sistēmu darbībai, turbīnu regulēšanai un aizsardzībai, reaģenti (sveķi) darba šķidruma tīrīšanai, daudzi remonta materiāli.

Visbeidzot, jaudīgās termoelektrostacijas apkalpo liels skaits darbinieku, kas nodrošina pastāvīgu darbību, iekārtu apkopi, tehnisko un ekonomisko rādītāju analīzi, piegādi, vadību utt. Aptuveni var pieņemt, ka 1 MW uzstādītās jaudas prasa 1 cilvēku un līdz ar to jaudīgas termoelektrostacijas personāls ir vairāki tūkstoši cilvēku. Jebkura kondensācijas tvaika turbīnas spēkstacija ietver četrus nepieciešamos elementus:

· enerģijas katls vai vienkārši katls, kurā zem augsta spiediena tiek piegādāts padeves ūdens, degviela un atmosfēras gaiss sadedzināšanai. Degšanas process notiek katla krāsnī - kurināmā ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta siltuma un starojuma enerģijā. Barības ūdens plūst caur cauruļu sistēmu, kas atrodas katla iekšpusē. Degošā degviela ir spēcīgs siltuma avots, kas tiek pārnests uz barības ūdeni. Pēdējais tiek uzkarsēts līdz vārīšanās temperatūrai un iztvaiko. Iegūtais tvaiks tajā pašā katlā tiek pārkarsēts virs viršanas temperatūras. Šis tvaiks ar temperatūru 540°C un spiedienu 13–24 MPa pa vienu vai vairākiem cauruļvadiem tiek piegādāts tvaika turbīnai;

· turbīnas bloks, kas sastāv no tvaika turbīnas, elektriskā ģeneratora un ierosinātāja. Tvaika turbīna, kurā tvaiks tiek izpūsts līdz ļoti zemam spiedienam (apmēram 20 reizes mazāks par atmosfēras spiedienu), pārvērš saspiestā un uzkarsētā tvaika potenciālo enerģiju turbīnas rotora rotācijas kinētiskajā enerģijā. Turbīna darbina elektrisko ģeneratoru, kas pārvērš ģeneratora rotora rotācijas kinētisko enerģiju elektriskā strāvā. Elektriskais ģenerators sastāv no statora, kura elektriskajos tinumos tiek ģenerēta strāva, un rotora, kas ir rotējošs elektromagnēts, ko darbina ierosinātājs;

· Kondensators kalpo, lai kondensētu tvaiku, kas nāk no turbīnas, un radītu dziļu vakuumu. Tas ļauj ļoti būtiski samazināt enerģijas patēriņu sekojošai iegūtā ūdens saspiešanai un vienlaikus paaugstināt tvaika efektivitāti, t.i. iegūt vairāk jaudas no katla radītā tvaika;

· padeves sūknis, lai piegādātu padeves ūdeni katlam un radītu augstu spiedienu turbīnas priekšā.

Tādējādi PTU virs darba šķidruma notiek nepārtraukts sadedzinātās degvielas ķīmiskās enerģijas pārvēršanas cikls elektroenerģijā.

Papildus uzskaitītajiem elementiem īstā STP papildus satur lielu skaitu sūkņu, siltummaiņu un citu ierīču, kas nepieciešamas tā efektivitātes palielināšanai. Elektroenerģijas ražošanas tehnoloģiskais process gāzes termoelektrostacijā ir parādīts attēlā. 3.2.

Apskatāmās elektrostacijas galvenie elementi (3.2. att.) ir katlu iekārta, kas ražo augstu parametru tvaiku; turbīna vai tvaika turbīnas agregāts, kas pārvērš tvaika siltumu turbīnas rotora rotācijas mehāniskajā enerģijā, un elektriskās ierīces (elektriskais ģenerators, transformators u.c.), kas nodrošina elektroenerģijas ražošanu.

Katla uzstādīšanas galvenais elements ir katls. Gāze katla darbībai tiek piegādāta no gāzes sadales stacijas, kas savienota ar maģistrālo gāzes vadu (attēlā nav parādīta) uz gāzes sadales punktu (IKP) 1. Šeit tās spiediens tiek samazināts līdz vairākām atmosfērām un tiek piegādāta degļiem. 2 atrodas katla apakšā (šādus degļus sauc par pavarda degļiem).

Rīsi. 3.2. Elektroenerģijas ražošanas tehnoloģiskais process gāzes termoelektrostacijās

Pats katls ir U veida konstrukcija ar taisnstūra šķērsgriezuma gāzes kanāliem. Tās kreiso daļu sauc par kurtuvi. Kurtuves iekšpuse ir brīva, un tajā deg degviela, šajā gadījumā gāze. Lai to izdarītu, speciāls pūtējs 28 nepārtraukti piegādā degļiem karstu gaisu, kas uzsildīts gaisa sildītājā 25. Attēlā. 3.2. attēlā parādīts tā sauktais rotējošais gaisa sildītājs, kura siltumu uzglabājošo iepakojumu apgrieziena pirmajā pusē silda izplūdes dūmgāzes, bet apgrieziena otrajā pusē tas silda gaisu, kas nāk no atmosfēras. Gaisa temperatūras paaugstināšanai izmanto recirkulāciju: daļu no katla izplūstošajām dūmgāzēm izmanto speciāls recirkulācijas ventilators. 29 tiek piegādāts galvenajam gaisam un sajaukts ar to. Karstais gaiss tiek sajaukts ar gāzi un caur katla degļiem tiek ievadīts tā kurtuvē - kamerā, kurā deg degviela. Dedzinot, veidojas lāpa, kas ir spēcīgs starojuma enerģijas avots. Tādējādi degvielai degot, tās ķīmiskā enerģija tiek pārvērsta lāpas siltuma un starojuma enerģijā.

Kurtuves sienas ir izklātas ar sietiem 19 - caurulēm, kurām padeves ūdens tiek piegādāts no ekonomaizera 24. Diagrammā parādīts tā sauktais tiešās plūsmas katls, kura sietos padeves ūdens, kas iet cauri katla cauruļu sistēmai tikai vienu reizi. , tiek uzkarsēts un iztvaicēts, pārvēršoties sausā piesātinātā tvaikā. Plaši tiek izmantoti bungu katli, kuru sietos atkārtoti tiek cirkulēts padeves ūdens, un tvaiks tiek atdalīts no katla ūdens tvertnē.

Telpa aiz katla kurtuves ir diezgan blīvi piepildīta ar caurulēm, kuru iekšpusē pārvietojas tvaiks vai ūdens. No ārpuses šīs caurules tiek mazgātas ar karstām dūmgāzēm, kuras pakāpeniski atdziest, virzoties uz skursteni 26.

Sausais piesātinātais tvaiks nonāk galvenajā pārkarsētājā, kas sastāv no griestiem 20, ekrāna 21 un konvekcijas 22 elementiem. Galvenajā pārkarsētājā palielinās tā temperatūra un līdz ar to arī potenciālā enerģija. Augsta parametra tvaiks, kas iegūts pie konvektīvā pārkarsētāja izejas, iziet no katla un caur tvaika vadu nonāk tvaika turbīnā.

Jaudīga tvaika turbīna parasti sastāv no vairākām atsevišķām turbīnām – cilindriem.

17 tvaiks tiek piegādāts pirmajam cilindram - augstspiediena cilindram (HPC) tieši no katla, un tāpēc tam ir augsti parametri (SKD turbīnām - 23,5 MPa, 540 °C, t.i. 240 at/540 °C). Pie izejas no HPC tvaika spiediens ir 3–3,5 MPa (30–35 at), temperatūra ir 300–340 °C. Ja tvaiks turpinātu izplesties turbīnā pāri šiem parametriem līdz spiedienam kondensatorā, tas kļūtu tik slapjš, ka ilgstoša turbīnas darbība būtu neiespējama tās detaļu erozijas nodiluma dēļ pēdējā cilindrā. Tāpēc no HPC salīdzinoši auksts tvaiks atgriežas atpakaļ katlā tā sauktajā starppārsildītājā 23. Tajā tvaiks atkal nonāk katla karsto gāzu ietekmē, tā temperatūra paaugstinās līdz sākotnējai (540). °C). Iegūtais tvaiks tiek nosūtīts uz vidēja spiediena cilindru (MPC) 16. Pēc izplešanās MPC līdz spiedienam 0,2–0,3 MPa (2–3 at) tvaiks nonāk vienā vai vairākos identiskos zemspiediena cilindros (LPC) 15.

Tādējādi, izplešoties turbīnā, tvaiks griež savu rotoru, kas savienots ar elektriskā ģeneratora 14 rotoru, kura statora tinumos tiek ģenerēta elektriskā strāva. Transformators palielina spriegumu, lai samazinātu zudumus elektrolīnijās, daļu saražotās enerģijas nodod termoelektrostacijas pašas vajadzību nodrošināšanai, bet pārējo elektroenerģiju nodod energosistēmā.

Gan apkures katls, gan turbīna var darboties tikai ar ļoti augstas kvalitātes padeves ūdeni un tvaiku, pieļaujot tikai niecīgu citu vielu piemaisījumu. Turklāt tvaika patēriņš ir milzīgs (piemēram, 1200 MW energoblokā vairāk nekā 1 tonna ūdens iztvaiko, iziet cauri turbīnai un kondensējas 1 sekundē). Tāpēc barošanas bloka normāla darbība ir iespējama, tikai izveidojot augstas tīrības pakāpes darba šķidruma slēgtu cirkulācijas ciklu.

No turbīnas LPC izejošais tvaiks nonāk kondensatorā 12 - siltummainī, pa kura caurulēm nepārtraukti plūst dzesēšanas ūdens, ko piegādā ar cirkulācijas sūkni 9 no upes, rezervuāra vai speciālas dzesēšanas iekārtas (dzesēšanas torņa).

Dzesēšanas tornis ir dzelzsbetona dobs izplūdes tornis (3.3. att.) līdz 150 m augsts un izplūdes diametrs 40–70 m, kas rada gravitāciju gaisam, kas ieplūst no apakšas caur gaisa vadošajiem paneļiem.

Dzesēšanas torņa iekšpusē 10–20 m augstumā ir uzstādīta apūdeņošanas (smidzināšanas) iekārta. Gaiss, kas virzās uz augšu, izraisa dažu pilienu (apmēram 1,5–2%) iztvaikošanu, tādējādi atdzesējot no kondensatora nākošo un tajā uzkarsēto ūdeni. Atdzesētais ūdens tiek savākts zemāk baseinā, ieplūst priekšējā kamerā 10, un no turienes ar cirkulācijas sūkni 9 tiek piegādāts kondensatoram 12 (3.2. att.).

Kopā ar cirkulējošo ūdeni tiek izmantota tiešās plūsmas ūdens padeve, kurā dzesēšanas ūdens no upes nonāk kondensatorā un tiek novadīts tajā lejup pa straumi. Tvaiki, kas nāk no turbīnas kondensatora gredzenā, kondensējas un plūst uz leju; Iegūtais kondensāts ar kondensāta sūkni 6 caur zema spiediena reģeneratīvo sildītāju (LPH) 3 grupu tiek piegādāts deaeratoram 8. LPH kondensāta temperatūra paaugstinās, pateicoties tvaika kondensācijas siltumam, kas ņemts no turbīna. Tas ļauj samazināt degvielas patēriņu katlā un palielināt spēkstacijas efektivitāti. Deaeratorā 8 notiek atgaisošana — tajā izšķīdušo gāzu izvadīšana no kondensāta, kas traucē katla darbību. Tajā pašā laikā deaeratora tvertne ir tvertne katla padeves ūdenim.

No deaeratora padeves ūdens tiek piegādāts augstspiediena sildītāju (HPH) grupai ar padeves sūkni 7, ko darbina elektromotors vai īpaša tvaika turbīna.

Kondensāta reģeneratīvā sildīšana HDPE un HDPE ir galvenais un ļoti ienesīgs veids termoelektrostaciju efektivitātes paaugstināšanai. Tvaiks, kas izpletās turbīnā no ieplūdes līdz ekstrakcijas cauruļvadam, radīja noteiktu jaudu un, nonākot reģeneratīvajā sildītājā, nodeva savu kondensācijas siltumu padeves ūdenim (nevis dzesēšanas ūdenim!), palielinot tā temperatūru. un tādējādi ietaupot degvielas patēriņu katlā. Katla padeves ūdens temperatūra aiz HPH, t.i. pirms ieiešanas katlā, ir 240–280°C atkarībā no sākotnējiem parametriem. Tas noslēdz tehnoloģisko tvaika-ūdens ciklu, pārvēršot degvielas ķīmisko enerģiju turbīnas rotora rotācijas mehāniskajā enerģijā.

Termoelektrostacijas mērķis sastāv no degvielas ķīmiskās enerģijas pārvēršanas elektroenerģijā. Tā kā izrādās, ka tieši veikt šādu pārveidošanu praktiski nav iespējams, vispirms kurināmā ķīmiskā enerģija jāpārvērš siltumā, kas rodas, sadedzinot degvielu, pēc tam jāpārvērš siltums mehāniskajā enerģijā un, visbeidzot, pārvērst šo pēdējo elektroenerģijā.

Zemāk esošajā attēlā parādīta vienkāršākā elektriskās spēkstacijas termiskās daļas diagramma, ko bieži sauc par tvaika spēkstaciju. Degvielu sadedzina krāsnī. Kurā . Iegūtais siltums tiek pārnests uz ūdeni tvaika katlā. Rezultātā ūdens uzsilst un pēc tam iztvaiko, veidojot tā saukto piesātināto tvaiku, tas ir, tvaiku tādā pašā temperatūrā kā verdošs ūdens. Pēc tam piesātinātajam tvaikam tiek piegādāts siltums, kā rezultātā veidojas pārkarsēts tvaiks, t.i., tvaiks, kura temperatūra ir augstāka nekā ūdens, kas iztvaiko ar tādu pašu spiedienu. Pārkarsētu tvaiku iegūst no piesātināta tvaika pārkarsētājā, kas vairumā gadījumu ir tērauda cauruļu spole. Tvaiks pārvietojas cauruļu iekšpusē, savukārt ārpusē spoli mazgā karstas gāzes.

Ja spiediens katlā būtu vienāds ar atmosfēras spiedienu, tad ūdens būtu jāuzsilda līdz 100 ° C temperatūrai; ar turpmāku siltumu tas sāktu ātri iztvaikot. Iegūtā piesātinātā tvaika temperatūra būtu arī 100 ° C. Atmosfēras spiedienā tvaiks tiks pārkarsēts, ja tā temperatūra ir virs 100 ° C. Ja spiediens katlā ir augstāks par atmosfēras spiedienu, tad piesātinātajam tvaikam ir temperatūra. virs 100 ° C. Piesātinātā temperatūra Jo augstāks spiediens, jo augstāks tvaiks. Pašlaik tvaika katli ar spiedienu tuvu atmosfēras spiedienam enerģētikā vispār netiek izmantoti. Daudz izdevīgāk ir izmantot tvaika katlus, kas paredzēti daudz lielākam spiedienam, apmēram 100 atmosfērām vai vairāk. Piesātināta tvaika temperatūra ir 310°C vai augstāka.

No pārkarsētāja pārkarsēti ūdens tvaiki pa tērauda cauruļvadu tiek piegādāti siltumdzinējam, visbiežāk -. Esošajās elektrostaciju tvaika spēkstacijās citi dzinēji gandrīz nekad netiek izmantoti. Pārkarsēti ūdens tvaiki, kas nonāk siltumdzinējā, satur lielu siltumenerģijas krājumu, kas izdalās degvielas sadegšanas rezultātā. Siltumdzinēja uzdevums ir pārvērst tvaika siltumenerģiju mehāniskajā enerģijā.

Tvaika spiediens un temperatūra tvaika turbīnas ieplūdē, ko parasti dēvē par , ir ievērojami augstāki nekā tvaika spiediens un temperatūra pie turbīnas izejas. Parasti sauc par tvaika spiedienu un temperatūru pie tvaika turbīnas izejas, kas ir vienāda ar spiedienu un temperatūru kondensatorā. Pašlaik, kā jau minēts, enerģētikas nozarē tiek izmantots tvaiks ar ļoti augstiem sākotnējiem parametriem, ar spiedienu līdz 300 atmosfērām un temperatūru līdz 600 ° C. Galīgie parametri, gluži pretēji, ir izvēlēti zemi: spiediens apmēram 0,04 atmosfēras, t.i., 25 reizes mazāk nekā atmosfēras, un temperatūra ir aptuveni 30 ° C, t.i., tuvu apkārtējās vides temperatūrai. Kad tvaiks turbīnā izplešas, tvaika spiediena un temperatūras pazemināšanās dēļ ievērojami samazinās tajā esošās siltumenerģijas daudzums. Tā kā tvaika izplešanās process notiek ļoti ātri, šajā ļoti īsajā laikā jebkurai nozīmīgai siltuma pārnesei no tvaika uz vidi nav laika notikt. Kur paliek liekā siltumenerģija? Ir zināms, ka saskaņā ar dabas pamatlikumu - enerģijas saglabāšanas un pārveidošanas likumu - nav iespējams iznīcināt vai iegūt “no nekā” jebkādu, pat vismazāko enerģijas daudzumu. Enerģija var pārvietoties tikai no viena veida uz otru. Acīmredzot šajā gadījumā mums ir darīšana tieši ar šāda veida enerģijas pārveidi. Iepriekš tvaikos esošā liekā siltumenerģija ir pārvērtusies mehāniskā enerģijā un to varam izmantot pēc saviem ieskatiem.

Kā darbojas tvaika turbīna, ir aprakstīts rakstā par.

Šeit mēs tikai teiksim, ka tvaika strūklai, kas nonāk turbīnas lāpstiņās, ir ļoti liels ātrums, bieži vien pārsniedzot skaņas ātrumu. Tvaika strūkla rotē tvaika turbīnas disku un vārpstu, uz kuras disks ir uzstādīts. Turbīnas vārpstu var savienot, piemēram, ar elektrisko mašīnu - ģeneratoru. Ģeneratora uzdevums ir pārvērst vārpstas rotācijas mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Tādējādi degvielas ķīmiskā enerģija tvaika spēkstacijā tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā un pēc tam elektroenerģijā, ko var uzglabāt maiņstrāvas UPS.

Tvaiks, kas paveicis darbu dzinējā, nonāk kondensatorā. Caur kondensatora caurulēm nepārtraukti tiek sūknēts dzesēšanas ūdens, kas parasti tiek ņemts no kādas dabiskas ūdenstilpes: upes, ezera, jūras. Dzesēšanas ūdens paņem siltumu no kondensatorā nonākošā tvaika, kā rezultātā tvaiks kondensējas, t.i., pārvēršas ūdenī. Kondensācijas rezultātā izveidojies ūdens tiek iesūknēts tvaika katlā, kurā tas atkal iztvaiko, un viss process atkārtojas vēlreiz.

Tā principā ir termoelektriskās stacijas tvaika spēkstacijas darbība. Kā redzat, tvaiks kalpo kā starpnieks, tā sauktais darba šķidrums, ar kura palīdzību kurināmā ķīmiskā enerģija, kas pārvērsta siltumenerģijā, tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā.

Protams, nevajadzētu domāt, ka moderna, jaudīga tvaika katla vai siltuma dzinēja dizains ir tik vienkāršs, kā parādīts attēlā iepriekš. Gluži pretēji, katlam un turbīnai, kas ir svarīgākie tvaika spēkstacijas elementi, ir ļoti sarežģīta uzbūve.

Tagad mēs sākam izskaidrot darbu.

Saskaņā ar vispārpieņemto definīciju, termoelektrostacijas- tās ir spēkstacijas, kas ražo elektroenerģiju, pārvēršot degvielas ķīmisko enerģiju elektriskā ģeneratora vārpstas rotācijas mehāniskajā enerģijā.

Pirmkārt TPP parādījās 19. gadsimta beigās Ņujorkā (1882), un 1883. gadā tika uzcelta pirmā termoelektrostacija Krievijā (Sanktpēterburgā). Kopš to parādīšanās, tieši termoelektrostacijas ir kļuvušas visizplatītākās, ņemot vērā arvien pieaugošo enerģijas pieprasījumu, sākoties tehnogēnajam laikmetam. Līdz pagājušā gadsimta 70. gadu vidum termoelektrostaciju darbība bija dominējošā elektroenerģijas ražošanas metode. Piemēram, ASV un PSRS termoelektrostaciju īpatsvars no visas saņemtās elektroenerģijas bija 80%, bet visā pasaulē - aptuveni 73-75%.

Iepriekš sniegtā definīcija, lai arī tā ir ietilpīga, ne vienmēr ir skaidra. Mēs mēģināsim saviem vārdiem izskaidrot jebkura veida termoelektrostaciju vispārējo darbības principu.

Elektroenerģijas ražošana termoelektrostacijās notiek daudzos secīgos posmos, taču vispārējais darbības princips ir ļoti vienkāršs. Pirmkārt, degviela tiek sadedzināta speciālā sadegšanas kamerā (tvaika katlā), kas izdala lielu daudzumu siltuma, kas ūdeni, kas cirkulē caur īpašām cauruļu sistēmām, kas atrodas katla iekšpusē, pārvērš tvaikā. Pastāvīgi pieaugošais tvaika spiediens rotē turbīnas rotoru, kas nodod rotācijas enerģiju uz ģeneratora vārpstu, un rezultātā rodas elektriskā strāva.

Tvaika/ūdens sistēma ir aizvērta. Tvaiks, izejot cauri turbīnai, kondensējas un atkal pārvēršas ūdenī, kas papildus iziet cauri sildītāja sistēmai un atkal nonāk tvaika katlā.

Ir vairāki termoelektrostaciju veidi. Šobrīd starp termoelektrostacijām visvairāk termiskās tvaika turbīnu spēkstacijas (TPES). Šāda veida spēkstacijās sadedzinātās degvielas siltumenerģija tiek izmantota tvaika ģeneratorā, kur tiek panākts ļoti augsts ūdens tvaiku spiediens, piedzenot turbīnas rotoru un attiecīgi ģeneratoru. Šādās termoelektrostacijās kā kurināmo izmanto mazutu vai dīzeļdegvielu, kā arī dabasgāzi, akmeņogles, kūdru, slānekli, citiem vārdiem sakot, visa veida degvielu. TPES efektivitāte ir aptuveni 40%, un to jauda var sasniegt 3-6 GW.

GRES (štata rajona spēkstacija)- diezgan labi zināms un pazīstams vārds. Šī nav nekas vairāk kā termiskā tvaika turbīnu spēkstacija, kas aprīkota ar īpašām kondensācijas turbīnām, kas neizmanto izplūdes gāzu enerģiju un nepārvērš to siltumā, piemēram, ēku apkurei. Šādas elektrostacijas sauc arī par kondensācijas elektrostacijām.

Tādā pašā gadījumā, ja TPES aprīkoti ar speciālām apkures turbīnām, kas pārvērš izplūdes tvaiku sekundāro enerģiju siltumenerģijā, ko izmanto komunālo vai rūpniecības pakalpojumu vajadzībām, tad tās ir koģenerācijas stacijas vai koģenerācijas stacijas. Piemēram, PSRS valsts rajonu elektrostacijās saražoja apmēram 65% no tvaika turbīnu elektrostacijās saražotās elektroenerģijas, un attiecīgi 35% - termoelektrostacijās.

Ir arī cita veida termoelektrostacijas. Gāzes turbīnu spēkstacijās jeb GTPP ģeneratoru rotē gāzes turbīna. Šādās termoelektrostacijās kā kurināmo izmanto dabasgāzi vai šķidro kurināmo (dīzeļdegvielu, mazutu). Taču šādu elektrostaciju lietderības koeficients nav īpaši augsts, aptuveni 27-29%, tāpēc tās galvenokārt tiek izmantotas kā rezerves elektroenerģijas avoti, lai segtu elektrotīkla maksimālās slodzes vai apgādātu ar elektroenerģiju mazām apdzīvotām vietām.

Termoelektrostacijas ar tvaika un gāzes turbīnu bloku (SGPP). Tās ir kombinētā tipa spēkstacijas. Tie ir aprīkoti ar tvaika turbīnu un gāzturbīnu mehānismiem, un to efektivitāte sasniedz 41-44%. Šīs spēkstacijas ļauj arī atgūt siltumu un pārvērst to siltumenerģijā, ko izmanto ēku apkurei.

Visu termoelektrostaciju galvenais trūkums ir izmantotā kurināmā veids. Visu veidu kurināmais, ko izmanto termoelektrostacijās, ir neaizstājami dabas resursi, kas lēnām, bet pastāvīgi izsīkst. Tieši tāpēc šobrīd līdztekus atomelektrostaciju izmantošanai tiek izstrādāts mehānisms elektroenerģijas ražošanai, izmantojot atjaunojamos vai citus alternatīvos enerģijas avotus.