Stații de încălzire. Centrale combinate de căldură și energie (CHP). Cum functioneaza o centrala termica Ce tip de combustibil foloseste centrala termica?

INTRODUCERE 4

1 Centrală termică și electrică combinată.. 5

1.1 Caracteristici generale. 5

1.2 Schema schematică a unei centrale termice.. 10

1.3 Principiul de funcționare al CHP. unsprezece

1.4 Consumul de căldură și eficiența centralelor termice………………………………………………………………..15

2 COMPARAȚIA CET-ului RUS CU STRĂINĂ 17

2.1 China. 17

2.2 Japonia. 18

2.3 India. 19

2.4 Marea Britanie. 20

CONCLUZIE. 22

LISTA BIBLIOGRAFICĂ... 23

INTRODUCERE

CHP este principala verigă de producție în sistemul centralizat de alimentare cu căldură. Construcția de centrale termice este una dintre principalele direcții de dezvoltare a sectorului energetic din URSS și alte țări socialiste. În țările capitaliste, centralele de cogenerare au o distribuție limitată (în principal centralele de cogenerare industriale).

Centralele combinate de căldură și energie (CHP) sunt centrale electrice cu producție combinată de energie electrică și căldură. Ele se caracterizează prin faptul că căldura fiecărui kilogram de abur preluat din turbină este utilizată parțial pentru a genera energie electrică, iar apoi consumatorilor de abur și apă caldă.

Centrala termică este destinată furnizării centralizate de căldură și energie electrică întreprinderilor industriale și orașelor.

Planificarea solidă a producției din punct de vedere tehnic și economic la o centrală termică face posibilă atingerea celor mai înalți indicatori de performanță cu costuri minime pentru toate tipurile de resurse de producție, deoarece la o centrală termică căldura aburului „cheltuită” în turbine este utilizată pentru nevoile de producție, încălzire și alimentare cu apă caldă.

Centrale combinate termice și electrice

O centrală combinată de energie termică și electrică este o centrală electrică care generează energie electrică prin conversia energiei chimice a combustibilului în energia mecanică de rotație a arborelui generatorului electric.

caracteristici generale

Centrală combinată de căldură și electricitate - centrală termică , generând nu numai energie electrică, ci și căldură, furnizată consumatorilor sub formă de abur și apă caldă. Utilizarea căldurii reziduale de la motoarele care rotesc generatoarele electrice în scopuri practice este o trăsătură distinctivă a centralelor termice și se numește cogenerare. Producția combinată a două tipuri de energie contribuie la o utilizare mai economică a combustibilului în comparație cu generarea separată de electricitate la centralele electrice în condensare și de energie termică la centralele locale de cazane. Înlocuirea cazanelor locale, care utilizează combustibil irațional și poluează atmosfera orașelor și orașelor, cu un sistem centralizat de alimentare cu căldură contribuie nu numai la economii semnificative de combustibil, ci și la creșterea purității aerului. , îmbunătățirea stării sanitare a zonelor populate.

Sursa inițială de energie la centralele termice este combustibilul organic (la centralele termice cu turbine cu abur și turbine cu gaz) sau combustibilul nuclear (la centralele termice nucleare planificate). Distribuția predominantă (1976) o reprezintă centralele termice cu turbine cu abur care utilizează combustibil organic ( orez. 1), care, împreună cu centralele electrice în condensare, sunt principalul tip de centrale termice cu turbine cu abur (TPES). Există centrale de cogenerare de tip industrial - pentru furnizarea de căldură întreprinderilor industriale, și de tip încălzire - pentru încălzirea clădirilor rezidențiale și publice, precum și pentru alimentarea cu apă caldă. Căldura de la centralele termice industriale este transferată pe o distanță de mai multe km(în principal sub formă de căldură cu abur), de la încălzire - la o distanță de până la 20-30 km(sub formă de căldură din apa fierbinte).

Echipamentul principal al centralelor termice cu turbine cu abur este unitățile de turbine care convertesc energia substanței de lucru (abur) în energie electrică și unitățile de cazan. , generarea de abur pentru turbine. Unitatea de turbină include o turbină cu abur și un generator sincron. Turbinele cu abur utilizate în centralele de cogenerare se numesc turbine combinate de căldură și putere (CHT). Printre acestea se disting CT-urile: cu contrapresiune, de obicei egală cu 0,7-1,5 Mn/m 2 (instalat la centralele termice care furnizează abur întreprinderilor industriale); cu condensare si extractie abur sub presiune 0,7-1,5 Mn/m 2 (pentru consumatorii industriali) și 0,05-0,25 Mn/m 2 (pentru consumatorii municipali și casnici); cu condensare și extracție (încălzire) aburului sub presiune 0,05-0,25 Mn/m 2 .

Căldura reziduală de la CT-urile de contrapresiune poate fi utilizată pe deplin. Cu toate acestea, puterea electrică dezvoltată de astfel de turbine depinde direct de mărimea sarcinii termice, iar în absența acesteia din urmă (cum se întâmplă, de exemplu, vara la centralele termice de încălzire), acestea nu generează energie electrică. Prin urmare, CT-urile cu contrapresiune sunt utilizate numai în prezența unei sarcini termice suficient de uniforme, asigurată pe toată durata de funcționare a cogenerarii (adică în principal în centralele de cogenerare industriale).

În CT-urile cu condensare și extracție a aburului, numai aburul de extracție este utilizat pentru a furniza căldură consumatorilor, iar căldura fluxului de abur de condensare este transferată în apa de răcire din condensator și se pierde. Pentru a reduce pierderile de căldură, astfel de transformatoare de căldură trebuie să funcționeze de cele mai multe ori conform programului „termic”, adică cu trecerea minimă a aburului „ventilație” în condensator. În URSS au fost dezvoltate și construite CT-uri cu condensare și extracție a aburului, în care se prevede utilizarea căldurii de condensare: astfel de CT-uri, în condiții de încărcare termică suficientă, pot funcționa ca CT-uri cu contrapresiune. CT-urile cu condensare și extracție a aburului au devenit predominant răspândite la centralele termice, deoarece sunt universale în posibilele moduri de funcționare. Utilizarea lor face posibilă reglarea sarcinilor termice și electrice aproape independent; într-un caz particular, cu sarcini termice reduse sau în lipsa acestora, o centrală termică poate funcționa după un program „electric”, cu puterea electrică necesară, deplină sau aproape completă.

Puterea electrică a turbinelor de încălzire (spre deosebire de unitățile de condensare) este de preferință aleasă nu în funcție de o scară de putere dată, ci în funcție de cantitatea de abur proaspăt pe care o consumă. Prin urmare, în URSS, unitățile mari de turbine de încălzire sunt unificate tocmai în funcție de acest parametru. Astfel, unitățile turbine R-100 cu contrapresiune, PT-135 cu extracție industrială și termică și T-175 cu extracție termică au același consum de abur proaspăt (circa 750 T/h), dar putere electrică diferită (respectiv 100, 135 și 175 MW). Cazanele care generează abur pentru astfel de turbine au aceeași productivitate (aproximativ 800 T/h). Această unificare face posibilă utilizarea turbinelor de diferite tipuri cu același echipament termic al cazanelor și turbinelor la o centrală termică. În URSS, au fost unificate și unitățile de cazane folosite pentru a opera TPES în diverse scopuri. Astfel, cazane cu o capacitate de abur de 1000 T/h folosit pentru a furniza abur ca turbine de condensare pentru 300 MW,și cel mai mare TT din lume la 250 MW.

Sarcina termică la centralele de încălzire CHP este neuniformă pe tot parcursul anului. Pentru a reduce costurile pentru echipamentele energetice de bază, o parte din căldură (40-50%) în perioadele de sarcină crescută este furnizată consumatorilor de la cazanele de încălzire a apei de vârf. Cota de căldură degajată de echipamentul principal de putere la cea mai mare sarcină determină valoarea coeficientului de încălzire al centralei de cogenerare (de obicei egală cu 0,5-0,6). În același mod, este posibilă acoperirea vârfurilor de sarcină industrială termică (abur) (aproximativ 10-20% din maxim) cu cazane de vârf de abur de joasă presiune. Furnizarea de căldură poate fi efectuată după două scheme ( orez. 2). Într-un circuit deschis, aburul de la turbine este trimis direct către consumatori. Într-un circuit închis, căldura este furnizată lichidului de răcire (abur, apă) transportat către consumatori prin schimbătoare de căldură (abur-abur și apă-abur). Alegerea schemei este determinată în mare măsură de regimul de apă al centralei termice.

Centralele de cogenerare folosesc combustibil solid, lichid sau gazos. Datorită apropierii mai mari a termocentralelor de zonele populate, acestea folosesc combustibili mai valoroși (pacură și gaz) care poluează mai puțin atmosfera cu emisii solide (comparativ cu centralele raionale de stat). Pentru a proteja bazinul de aer de poluarea cu particule solide, se folosesc colectoare de cenușă (ca la centralele electrice districtuale de stat). , Pentru a dispersa particulele solide, oxizii de sulf și azot în atmosferă, se construiesc coșuri de fum de până la 200-250 de înălțime. m. Centralele de cogenerare construite în apropierea consumatorilor de căldură sunt de obicei situate la o distanță considerabilă de sursele de alimentare cu apă. Prin urmare, majoritatea centralelor termice folosesc un sistem de alimentare cu apă circulantă cu răcitoare artificiale - turnuri de răcire. Alimentarea cu apă cu flux direct la centralele termice este rară.

La centralele termice cu turbine cu gaz, turbinele cu gaz sunt folosite pentru a antrena generatoarele electrice. Furnizarea de căldură către consumatori se realizează datorită căldurii preluate de la răcirea aerului comprimat de compresoarele unității cu turbină cu gaz și căldurii gazelor evacuate în turbină. Centralele cu ciclu combinat (echipate cu turbine cu abur și turbine cu gaz) și centralele nucleare pot funcționa și ca centrale termice.

Orez. 1. Vedere generală a centralei termice combinate.

Orez. 2. Cele mai simple scheme de centrale termice combinate cu diverse turbine și diverse scheme de alimentare cu abur: a - turbină cu contrapresiune și extracție aburului, degajare de căldură - conform unui circuit deschis; b - turbina de condensare cu extragere aburului, degajare de caldura - conform circuitelor deschise si inchise; PC - cazan de abur; PP - supraîncălzitor cu abur; PT - turbină cu abur; G - generator electric; K - condensator; P - extracția aburului de producție controlată pentru nevoile tehnologice ale industriei; T - extracție termocentrală reglabilă; TP - consumator de căldură; OT - sarcina de incalzire; KN și PN - pompe de condens și alimentare; LDPE și HDPE - încălzitoare de înaltă și joasă presiune; D - dezaerator; PB - rezervor de apă de alimentare; SP - încălzitor de rețea; SN - pompa de retea.

Schema schematică a unei centrale termice

Orez. 3. Schema schematică a unei centrale termice.

Spre deosebire de CPP, CHP produce și furnizează consumatorii nu numai cu energie electrică, ci și cu energie termică sub formă de apă caldă și abur.

Pentru a furniza apă caldă, se folosesc încălzitoare de rețea (cazane), în care apa este încălzită cu abur de la puterea de încălzire a turbinei la temperatura necesară. Apa din încălzitoarele de rețea se numește apă de rețea. După ce consumatorii s-au răcit, apa din rețea este pompată înapoi în încălzitoarele de rețea. Condensul cazanului este trimis prin pompe la dezaerator.

Aburul furnizat producției este utilizat de consumatorii fabricii în diverse scopuri. Natura acestei utilizări determină posibilitatea returnării condensului de producție la CCE KA. Condensul returnat din producție, dacă calitatea acestuia corespunde standardelor de producție, este trimis la dezaerator printr-o pompă instalată după rezervorul de colectare. În caz contrar, este alimentat la VPU pentru o prelucrare corespunzătoare (desalinizare, dedurizare, deferizare etc.).

Centralele CHP sunt de obicei echipate cu nave spațiale de tip tambur. Din aceste nave spațiale, o mică parte din apa cazanului este suflată într-un expandor de purjare continuă și apoi descărcată în canalizare printr-un schimbător de căldură. Apa evacuată se numește apă de purjare. Aburul produs în expandor este de obicei trimis la dezaerator.

Principiul de funcționare al CHP

Să luăm în considerare schema tehnologică de bază a unei centrale termice (Fig. 4), care caracterizează compoziția părților sale și succesiunea generală a proceselor tehnologice.

Orez. 4. Diagrama de flux schematică a centralei termice.

Instalația de cogenerare include o instalație de combustibil (FF) și dispozitive pentru pregătirea acesteia înainte de ardere (PT). Economia de combustibil include dispozitive de primire și descărcare, mecanisme de transport, depozite de combustibil, dispozitive de pregătire preliminară a combustibilului (instalații de concasare).

Produse de ardere a combustibilului - gazele de ardere sunt aspirate de aspiratoarele de fum (DS) și evacuate prin coșuri (STP) în atmosferă. Partea necombustibilă a combustibililor solizi cade în cuptor sub formă de zgură (S), iar o parte semnificativă sub formă de particule mici este transportată cu gazele de ardere. Pentru a proteja atmosfera de emisia de cenusa zburatoare, colectoare de cenusa (AS) sunt instalate in fata extractoarelor de fum. Zgura și cenușa sunt de obicei aruncate în haldele de cenușă. Aerul necesar arderii este furnizat camerei de ardere prin suflante. Aspiratoarele de fum, un coș de fum și suflantele alcătuiesc unitatea de aspirație a stației (TDU).

Secțiunile enumerate mai sus formează una dintre principalele căi tehnologice - calea combustibil-gaz-aer.

A doua cea mai importantă cale tehnologică a unei centrale cu turbină cu abur este cea abur-apă, inclusiv partea abur-apă a generatorului de abur, un motor termic (TE), în principal o turbină cu abur, o unitate de condensare, inclusiv un condensator ( K) și o pompă de condens (KN), un sistem de alimentare cu apă de proces (TV) cu pompe de apă de răcire (NOV), o unitate de tratare și alimentare a apei, inclusiv tratarea apei (WO), încălzitoare de înaltă și joasă presiune (HPH și LPH) , pompe de alimentare (PN), precum și conducte de abur și apă.

În sistemul tractului combustibil-gaz-aer, energia legată chimic a combustibilului, atunci când este ars în camera de ardere, este eliberată sub formă de energie termică transferată prin radiație și convecție prin pereții metalici ai sistemului de conducte generatorului de abur către apa si aburul format din apa. Energia termică a aburului este transformată în turbină în energie cinetică a fluxului, transmisă rotorului turbinei. Energia mecanică de rotație a rotorului turbinei conectat la rotorul generatorului electric (EG) este transformată în energia curentului electric, care este descărcat minus propriul consum către consumatorul electric.

Căldura fluidului de lucru lucrat în turbine poate fi utilizată pentru nevoile consumatorilor externi de căldură (TC).

Consumul de căldură are loc în următoarele zone:

1. Consum în scopuri tehnologice;

2. Consum în scopuri de încălzire și ventilație în clădiri rezidențiale, publice și industriale;

3. Consum pentru alte nevoi casnice.

Programul consumului tehnologic de căldură depinde de caracteristicile de producție, de modul de funcționare etc. Sezonalitatea consumului în acest caz apare doar în cazuri relativ rare. La majoritatea întreprinderilor industriale, diferența dintre consumul de căldură de iarnă și cea de vară în scopuri tehnologice este nesemnificativă. O mică diferență se obține numai dacă o parte din aburul procesului este utilizat pentru încălzire și, de asemenea, datorită creșterii pierderilor de căldură în timpul iernii.

Pentru consumatorii de căldură, indicatorii energetici sunt stabiliți pe baza a numeroase date operaționale, adică. norme pentru cantitatea de căldură consumată de diverse tipuri de producție pe unitatea de produs produs.

Al doilea grup de consumatori, alimentat cu căldură pentru încălzire și ventilație, se caracterizează printr-o uniformitate semnificativă a consumului de căldură pe parcursul zilei și o neuniformitate accentuată a consumului de căldură pe tot parcursul anului: de la zero vara la maxim iarna.

Puterea de încălzire depinde direct de temperatura aerului exterior, adică din factorii climatici și meteorologici.

La eliberarea căldurii din stație, lichidele de răcire pot fi abur și apă caldă, încălzite în încălzitoare de rețea cu abur de la extracțiile turbinei. Problema alegerii unui anumit lichid de răcire și a parametrilor acestuia este decisă pe baza cerințelor tehnologiei de producție. În unele cazuri, aburul de joasă presiune cheltuit în producție (de exemplu, după ciocanele cu abur) este utilizat în scopuri de încălzire și ventilație. Uneori, aburul este folosit pentru încălzirea clădirilor industriale pentru a evita instalarea unui sistem separat de încălzire a apei calde.

Evacuarea aburului în lateral în scopul încălzirii este în mod evident nepractică, deoarece nevoile de încălzire pot fi satisfăcute cu ușurință cu apă caldă, lăsând tot condensul de abur de încălzire în stație.

Apa caldă este furnizată în scopuri tehnologice relativ rar. Consumatorii de apă caldă sunt doar industriile care o folosesc pentru spălare la cald și alte procese similare, iar apa contaminată nu mai este returnată la stație.

Apa caldă furnizată pentru încălzire și ventilație este încălzită la stație în încălzitoare de rețea cu abur de la o presiune de ieșire controlată de 1,17-2,45 bar. La această presiune, apa este încălzită la o temperatură de 100-120.

Cu toate acestea, la temperaturi exterioare scăzute, furnizarea de cantități mari de căldură la o astfel de temperatură a apei devine nepractică, deoarece cantitatea de apă care circulă în rețea și, prin urmare, consumul de energie pentru pomparea acesteia, crește considerabil. Prin urmare, pe lângă încălzitoarele principale alimentate cu abur dintr-o extracție controlată, se instalează încălzitoare de vârf, cărora li se furnizează abur de încălzire la o presiune de 5,85-7,85 bar dintr-o extracție la presiune mai mare sau direct din cazane printr-o unitate de reducere-răcire. .

Cu cât temperatura inițială a apei este mai mare, cu atât este mai mic consumul de energie pentru antrenarea pompelor de rețea, precum și diametrul conductelor de încălzire. În prezent, în încălzitoarele de vârf, apa este cel mai adesea încălzită la o temperatură de 150 de grade față de consumator; cu o sarcină pur de încălzire, are de obicei o temperatură de aproximativ 70 de grade.

1.4. Consumul de căldură și randamentul centralelor termice

Centralele combinate de energie termică și electrică furnizează consumatorilor energie electrică și căldură cu abur evacuat în turbină. În Uniunea Sovietică, se obișnuiește să se distribuie costurile pentru căldură și combustibil între aceste două tipuri de energie:

2) pentru producerea și eliberarea de căldură:

	,	(3.3)
	,	(3.3a)

Unde - consumul de căldură pentru consumatorii externi; - furnizarea de căldură către consumator; h t - eficiența furnizării de căldură de către o unitate de turbină, ținând cont de pierderile de căldură în timpul alimentării acesteia (în încălzitoare de rețea, conducte de abur etc.); h t = 0,98¸0,99.

Consumul total de căldură per unitate de turbină Q care este format din echivalentul termic al puterii interne a turbinei 3600 N i, consumul de căldură către consumator extern Q t și pierderea de căldură în condensatorul turbinei Q j. Ecuaţia generală a bilanţului termic al unei instalaţii de turbină de încălzire are forma

Pentru centralele termice în ansamblu, ținând cont de randamentul cazanului de abur h p.k și eficiența transportului căldurii h primim:

	;	(3.6)
	.	(3.6a)

Sensul este determinat în esență de valoarea valorii - valoarea.

Generarea de energie electrică folosind căldura reziduală crește semnificativ eficiența producției de energie electrică la centralele termice în comparație cu CPP-urile și duce la economii semnificative de combustibil în țară.

Concluzie pentru prima parte

Astfel, termocentrala nu este o sursă de poluare pe scară largă în zona în care se află. Planificarea solidă a producției din punct de vedere tehnic și economic la o centrală termică face posibilă atingerea celor mai înalți indicatori de performanță cu costuri minime pentru toate tipurile de resurse de producție, deoarece la o centrală termică căldura aburului „cheltuită” în turbine este utilizată pentru nevoi. de producție, încălzire și alimentare cu apă caldă

COMPARAȚIA CHPP RUSĂ CU STRĂINĂ

Cele mai mari țări producătoare de energie electrică din lume sunt SUA, China, care produc 20% din producția mondială fiecare, și Japonia, Rusia și India, care sunt de 4 ori mai mici decât acestea.

China

Consumul de energie al Chinei până în 2030, potrivit ExxonMobil Corporation, se va dubla cu mult. În general, China va reprezenta aproximativ 1/3 din creșterea globală a cererii de energie electrică până în acest moment. Această dinamică, potrivit ExxonMobil, este fundamental diferită de situația din Statele Unite, unde prognoza de creștere a cererii este foarte moderată.

În prezent, structura capacității de generare a Chinei este următoarea. Aproximativ 80% din energia electrică generată în China este furnizată de centrale termice pe cărbune, ceea ce se datorează prezenței unor zăcăminte mari de cărbune în țară. 15% este asigurat de centralele hidroelectrice, 2% provine din centralele nucleare si 1% fiecare din centralele pe petrol, termocentrale pe gaz si alte centrale (eoliene etc.). În ceea ce privește prognozele, în viitorul apropiat (2020) rolul cărbunelui în energia chineză va rămâne dominant, dar ponderea energiei nucleare (până la 13%) și ponderea gazelor naturale (până la 7%) 1 va crește semnificativ. , a cărui utilizare va îmbunătăți semnificativ situația mediului în orașele în curs de dezvoltare din China.

Japonia

Capacitatea totală instalată a centralelor electrice din Japonia ajunge la 241,5 milioane kW. Dintre acestea, 60% sunt centrale termice (inclusiv centrale termice care funcționează pe gaz - 25%, păcură - 19%, cărbune - 16%). Centralele nucleare reprezintă 20%, iar centralele hidroelectrice reprezintă 19% din capacitatea totală de producere a energiei electrice. În Japonia există 55 de centrale termice cu o capacitate instalată de peste 1 milion de kW. Cele mai mari dintre ele sunt gazele: Kawagoe(Chubu Electric) – 4,8 milioane kW, Higashi(Tohoku Electric) - 4,6 milioane kW, Kashima (Tokyo Electric) - 4,4 milioane kW și Hekinan (Chubu Electric) - 4,1 milioane kW.

Tabelul 1 - Producția de energie electrică la centralele termice conform IEEJ-Institute of Energy Economics, Japonia (Institute of Energy Economics, Japonia)

India

Aproximativ 70% din energia electrică consumată în India este generată de centrale termice. Programul de electrificare adoptat de autoritățile țării a transformat India într-una dintre cele mai atractive piețe pentru investiții și promovarea serviciilor de inginerie. În ultimii ani, republica a luat măsuri consecvente pentru a crea o industrie de energie electrică completă și de încredere. Experiența Indiei este demnă de remarcat prin faptul că țara, care suferă de o penurie de materii prime de hidrocarburi, dezvoltă activ surse alternative de energie. O caracteristică a consumului de energie electrică din India, pe care economiștii Băncii Mondiale o notează, este că creșterea consumului gospodăriilor este sever limitată de lipsa accesului la energie electrică pentru aproape 40% dintre rezidenți (conform altor surse, accesul la energie electrică este limitat pentru 43 de ani). % din locuitorii urbani și 55% din rezidenții rurali). O altă problemă cu industria energetică locală este aprovizionarea nesigură. Întreruperea curentului este o situație comună chiar și în orașele mari și centrele industriale ale țării.

Potrivit Agenției Internaționale pentru Energie, având în vedere realitățile economice actuale, India este una dintre puținele țări în care se preconizează că consumul de energie electrică va crește constant în viitorul apropiat. Economia acestei țări, a doua cea mai populată din lume, este una dintre cele cu cea mai rapidă creștere. În ultimele două decenii, creșterea medie anuală a PIB a fost de 5,5%. În anul financiar 2007/08, conform Organizației Centrale de Statistică din India, PIB-ul a ajuns la 1059,9 miliarde de dolari, ceea ce plasează țara pe locul 12 ca mărime economică din lume. În structura PIB, poziția dominantă este ocupată de servicii (55,9%), urmate de industrie (26,6%) și agricultură (17,5%). Totodată, potrivit datelor neoficiale, în luna iulie a acestui an țara a stabilit un fel de record pe cinci ani - cererea de energie electrică a depășit oferta cu 13,8%.

Peste 50% din energia electrică din India este generată de centrale termice care utilizează cărbune. India este simultan al treilea cel mai mare producător de cărbune din lume și al treilea cel mai mare consumator de această resursă din lume, rămânând în același timp un exportator net de cărbune. Acest tip de combustibil rămâne cel mai important și cel mai economic pentru energie din India, unde până la un sfert din populație trăiește sub pragul sărăciei.

Marea Britanie

Astăzi, în Marea Britanie, centralele pe cărbune produc aproximativ o treime din necesarul de electricitate al țării. Astfel de centrale electrice emit în atmosferă milioane de tone de gaze cu efect de seră și particule toxice, motiv pentru care ecologistii îndeamnă constant guvernul să închidă imediat aceste centrale electrice. Dar problema este că în prezent nu există nimic care să reînnoiască acea parte din energia electrică generată de centralele termice.

Concluzie pentru partea a doua

Astfel, Rusia este inferioară celor mai mari țări producătoare de energie electrică din lume, SUA și China, care produc fiecare 20% din producția globală și este la egalitate cu Japonia și India.

CONCLUZIE

Acest rezumat descrie tipurile de centrale termice și electrice combinate. Sunt luate în considerare diagrama schematică, scopul elementelor structurale și o descriere a funcționării acestora. Au fost determinați principalii factori de eficiență ai stației.

Cazanele cu abur și turbinele cu abur sunt principalele unități ale unei centrale termice (TPP).

Fierbător cu aburi este un dispozitiv care dispune de un sistem de încălzire a suprafețelor pentru producerea aburului din apă de alimentare alimentată continuu prin utilizarea căldurii degajate în timpul arderii combustibilului organic (Fig. 1).

În cazanele moderne cu abur este organizat arderea cu ardere a combustibilului într-un cuptor cu cameră, care este un arbore vertical prismatic. Metoda de ardere cu ardere se caracterizează prin mișcarea continuă a combustibilului împreună cu aerul și produsele de ardere în camera de ardere.

Combustibilul și aerul necesar arderii sale sunt introduse în cuptorul cazanului prin dispozitive speciale - arzătoare. Focarul din partea superioară este conectat la un arbore vertical prismatic (uneori cu doi), numit după tipul principal de schimb de căldură care are loc arbore convectiv.

În focar, coș orizontal și ax convectiv sunt suprafețe de încălzire realizate sub forma unui sistem de țevi în care se deplasează mediul de lucru. În funcție de metoda preferată de transfer de căldură pe suprafețele de încălzire, acestea pot fi împărțite în următoarele tipuri: radiație, radiație-convectivă, convectivă.

În camera de ardere, sistemele de țevi plate sunt de obicei amplasate de-a lungul întregului perimetru și de-a lungul întregii înălțimi a pereților - ecrane de ardere, care sunt suprafețe de încălzire prin radiație.

Orez. 1. Schema unui cazan de abur la o centrala termica.

1 - camera de ardere (cuptor); 2 - canal de gaz orizontal; 3 - arbore convectiv; 4 - ecrane de ardere; 5 - ecrane de tavan; 6 — conducte de scurgere; 7 - tambur; 8 – supraîncălzitor radiație-convectiv; 9 - supraîncălzitor convectiv; 10 - economizor de apă; 11 — încălzitor de aer; 12 — ventilator; 13 — colectoare de ecran inferioare; 14 - comodă din zgură; 15 — coroană rece; 16 - arzatoare. Diagrama nu prezintă colectorul de cenușă și evacuatorul de fum.

În modelele moderne de cazane, ecranele de ardere sunt realizate fie din țevi obișnuite (Fig. 2, A), sau din tuburi cu aripioare, sudate între ele de-a lungul aripioarelor și formând un continuu carcasă etanșă la gaz(Fig. 2, b).

Se numește un dispozitiv în care apa este încălzită la temperatura de saturație economizor; formarea aburului are loc pe suprafața de încălzire care formează abur (evaporare), iar supraîncălzirea acestuia are loc în supraîncălzitor.

Orez. 2. Schema ecranelor de ardere
a - din țevi obișnuite; b - din tuburile cu aripioare

Sistemul de elemente de conducte ale cazanului, în care se deplasează apa de alimentare, amestecul abur-apă și aburul supraîncălzit, își formează, așa cum sa indicat deja, cale apa-abur.

Pentru a elimina în mod continuu căldura și a asigura un regim de temperatură acceptabil pentru metalul suprafețelor de încălzire, în ele este organizată mișcarea continuă a mediului de lucru. În acest caz, apa din economizor și aburul din supraîncălzitor trec o dată prin ele. Mișcarea mediului de lucru prin suprafețele de încălzire care generează abur (se evaporă) poate fi fie simplă, fie multiplă.

În primul caz, se numește centrala flux direct, iar în al doilea - un cazan cu circulație multiplă(Fig. 3).

Orez. 3. Diagrama traseelor ​​apă-abur ale cazanelor
a - circuit cu flux direct; b - schema cu circulatie naturala; c - schema cu circulatie fortata multipla; 1 - pompa de alimentare; 2 - economizor; 3 - colector; 4 — conducte generatoare de abur; 5 — supraîncălzitor; 6 - tambur; 7 — conducte de coborâre; 8 - pompa de circulatie fortata multipla.

Calea apă-abur a unui cazan cu trecere o dată este un sistem hidraulic cu buclă deschisă, în toate elementele căruia mediul de lucru se mișcă sub presiunea creată. pompe de alimentare. În cazanele cu flux direct nu există o separare clară a zonelor economizor, generatoare de abur și supraîncălzire. Cazanele cu trecere o dată funcționează la presiune subcritică și supercritică.

În cazanele cu circulație multiplă, există o buclă închisă formată dintr-un sistem de conducte încălzite și neîncălzite conectate în partea superioară. Tobă, si sub - colector. Tamburul este un vas cilindric orizontal având volume de apă și abur, care sunt separate printr-o suprafață numită oglinda de evaporare. Colectorul este o țeavă de diametru mare înfundată la capete, în care sunt sudate țevi de diametru mai mic pe lungimea sa.

În cazane cu circulatie naturala(Fig. 3, b) apa de alimentare furnizată de pompă este încălzită în economizor și intră în tambur. Din tambur, apa curge prin conductele inferioare neîncălzite în colectorul inferior, de unde este distribuită în conducte încălzite, în care fierbe. Conductele neîncălzite sunt umplute cu apă având o densitate ρ´ , iar conductele încălzite sunt umplute cu un amestec de abur-apă având o densitate ρ cm, a căror densitate medie este mai mică ρ´ . Punctul cel mai de jos al circuitului - colectorul - pe o parte este supus presiunii coloanei de apă care umple conductele neîncălzite, egală cu Hρ´g, iar pe de altă parte - presiune Hρ cm g coloană de amestec abur-apă. Diferența de presiune rezultată H(ρ´ - ρ cm)g provoacă mișcare în circuit și se numește presiunea de antrenare a circulației naturale usa S(Pa):

S dv =H(ρ´ - ρ cm)g,

Unde H— înălțimea conturului; g- accelerarea gravitației.

Spre deosebire de mișcarea unică a apei în economizor și a aburului în supraîncălzitor, mișcarea fluidului de lucru în circuitul de circulație este multiplă, deoarece la trecerea prin conductele generatoare de abur, apa nu se evaporă complet și conținutul de abur. din amestecul la ieșire este de 3-20%.

Raportul dintre debitul masic al apei care circulă în circuit și cantitatea de abur generată pe unitatea de timp se numește raport de circulație

R = m în / m p.

In cazane cu circulatie naturala R= 5-33, iar în cazanele cu circulație forțată - R= 3-10.

În tambur, aburul rezultat este separat de picăturile de apă și intră în supraîncălzitor și apoi în turbină.

În cazanele cu circulație forțată multiplă (Fig. 3, V) pentru a îmbunătăți circulația este instalat suplimentar pompă de circulație. Acest lucru permite o mai bună dispunere a suprafețelor de încălzire ale cazanului, permițând mișcarea amestecului de abur-apă nu numai prin conducte verticale generatoare de abur, ci și de-a lungul celor înclinate și orizontale.

Deoarece prezența a două faze în suprafețele de formare a aburului - apă și abur - este posibilă numai la presiune subcritică, cazanele cu tambur funcționează la presiuni mai mici decât critice.

Temperatura din cuptorul din zona de ardere a pistolului ajunge la 1400-1600°C. Prin urmare, pereții camerei de ardere sunt așezați din material refractar, iar suprafața lor exterioară este acoperită cu izolație termică. Produsele de ardere, parțial răcite în cuptor cu o temperatură de 900-1200°C, intră în coșul orizontal al cazanului, unde spală supraîncălzitorul, iar apoi sunt trimiși în puțul convectiv în care sunt plasați. supraîncălzitor intermediar, economizor de apăși ultima suprafață de încălzire de-a lungul fluxului de gaz - încălzitor de aer, în care aerul este încălzit înainte de a fi alimentat în cuptorul cazanului. Produșii de ardere din spatele acestei suprafețe se numesc gaze de ardere: au temperatura de 110-160°C. Deoarece recuperarea ulterioară a căldurii la o temperatură atât de scăzută este neprofitabilă, gazele de ardere sunt îndepărtate în coș folosind un extractor de fum.

Majoritatea focarelor din cazan funcționează sub un ușor vid de 20-30 Pa (2 - 3 mm coloană de apă) în partea superioară a camerei de ardere. Pe măsură ce curge produsele de ardere, vidul din calea gazului crește și ajunge la 2000-3000 Pa în fața extractoarelor de fum, ceea ce face ca aerul atmosferic să intre prin scurgerile din pereții cazanului. Ele diluează și răcesc produsele de ardere, reducând eficiența utilizării căldurii; În plus, acest lucru crește sarcina pe aspiratoarele de fum și crește consumul de energie pentru conducerea acestora.

Recent, au fost create cazane care funcționează sub presiune, când camera de ardere și coșurile funcționează sub presiunea excesivă creată de ventilatoare, iar aspiratoarele de fum nu sunt instalate. Pentru ca centrala să funcționeze sub presiune, aceasta trebuie efectuată etanș la gaz.

Suprafețele de încălzire ale cazanelor sunt realizate din oțel de diferite calități, în funcție de parametrii (presiune, temperatură etc.) și de natura mediului care se mișcă în ele, precum și de nivelul de temperatură și agresivitatea produselor de ardere cu care sunt in contact.

Calitatea apei de alimentare este importantă pentru funcționarea fiabilă a cazanului. O anumită cantitate de solide în suspensie și săruri dizolvate, precum și oxizi de fier și cupru formați ca urmare a coroziunii echipamentelor centralei electrice intră în mod continuu în cazan. O parte foarte mică din săruri este transportată de aburul generat. În cazanele cu circulație multiplă se reține cea mai mare parte a sărurilor și aproape toate particulele solide, motiv pentru care conținutul acestora în apa cazanului crește treptat. Când apa fierbe într-un cazan, sărurile cad din soluție și pe suprafața interioară a țevilor încălzite apar depuneri, care nu conduc bine căldura. Ca urmare, țevile acoperite cu un strat de sol în interior nu sunt suficient de răcite de mediul care se mișcă în ele; din acest motiv, sunt încălzite de produsele de ardere la o temperatură ridicată, își pierd rezistența și se pot prăbuși sub influența presiunea internă. Prin urmare, o parte din apa cu o concentrație mare de săruri trebuie îndepărtată din cazan. Apa de alimentare cu o concentrație mai mică de impurități este furnizată pentru a completa cantitatea de apă îndepărtată. Acest proces de înlocuire a apei într-o buclă închisă se numește suflare continuă. Cel mai adesea, suflarea continuă se efectuează din tamburul cazanului.

În cazanele cu flux direct, din cauza absenței unui tambur, nu există suflare continuă. Prin urmare, se impun cerințe deosebit de mari asupra calității apei de alimentare a acestor cazane. Acestea se realizează prin curățarea condensului turbinei după condensator în mod special statii de tratare a condensuluiși tratarea adecvată a apei de completare în stațiile de tratare a apei.

Aburul produs de o centrală modernă este probabil unul dintre cele mai pure produse produse de industrie în cantități mari.

De exemplu, pentru un cazan cu trecere o dată care funcționează la presiune supercritică, conținutul de contaminanți nu trebuie să depășească 30-40 μg/kg de abur.

Centralele moderne funcționează cu o eficiență destul de ridicată. Căldura consumată pentru încălzirea apei de alimentare, evaporarea acesteia și producerea de abur supraîncălzit este căldură utilă Î 1.

Principala pierdere de căldură în cazan are loc cu gazele de evacuare Î 2. În plus, pot exista pierderi Q 3 din arderea chimică incompletă cauzată de prezența CO în gazele de eșapament , H 2 , CH4; pierderi datorate arderii mecanice insuficiente a combustibilului solid Q 4 asociat cu prezența particulelor de carbon nearse în cenușă; pierderi asupra mediului prin structura de inchidere a cazanului si conductele de gaz Q 5; și, în final, pierderi cu căldura fizică a zgurii Q 6.

Desemnarea q 1 = Q 1 / Q , q 2 = Q 2 / Q etc., obținem randamentul cazanului:

ηk =Q 1 /Q= q 1 =1-(q 2 +q 3 +q 4 +q 5 +q 6 ),

Unde Q- cantitatea de căldură degajată în timpul arderii complete a combustibilului.

Pierderea de căldură cu gazele de ardere este de 5-8% și scade odată cu scăderea excesului de aer. Pierderi mai mici corespund practic arderii fără exces de aer, când la focar este furnizat doar cu 2-3% mai mult aer decât este necesar teoretic pentru ardere.

Raportul real al volumului de aer V D furnizate cuptorului la necesarul teoretic V T pentru arderea combustibilului se numește coeficientul de exces de aer:

α = V D /V T ≥ 1 .

Scădea α poate duce la arderea incompletă a combustibilului, de ex. la o creştere a pierderilor datorate subarderii chimice şi mecanice. Prin urmare, luând q 5Și q 6 constant, stabiliți un astfel de exces de aer a, la care suma pierderilor

q 2 + q 3 + q 4 → min.

Excesul de aer optim este menținut prin intermediul regulatoarelor electronice automate ale procesului de ardere care modifică alimentarea cu combustibil și aer atunci când sarcina cazanului se modifică, asigurând în același timp cel mai economic mod de funcționare. Eficiența cazanelor moderne este de 90-94%.

Toate elementele cazanului: suprafețele de încălzire, colectoare, tamburi, conducte, căptușeală, platforme și scări de serviciu sunt montate pe un cadru, care este o structură de cadru. Cadrul se sprijină pe fundație sau este suspendat de grinzi, adică. se sprijină pe structurile de susținere ale clădirii. Masa cazanului împreună cu cadrul este destul de semnificativă. Deci, de exemplu, sarcina totală transmisă fundațiilor prin coloanele cadrului cazanului cu capacitate de abur D=950 t/h, este de 6000 t. Peretii cazanului sunt acoperiti din interior cu materiale ignifuge, iar din exterior - cu izolatie termica.

Utilizarea ecranelor etanșe la gaz duce la economii de metal pentru fabricarea suprafețelor de încălzire; în plus, în acest caz, în loc de căptușeală de cărămidă rezistentă la foc, pereții sunt acoperiți numai cu izolație termică moale, ceea ce face posibilă reducerea greutății cazanului cu 30-50%.

Cazanele staționare de energie produse de industria rusă sunt marcate după cum urmează: E - cazan de abur cu circulatie naturala fara supraincalzire intermediara a aburului; Ep - cazan de abur cu circulatie naturala cu supraincalzire intermediara a aburului; PP este un cazan de abur cu flux direct cu supraîncălzire intermediară cu abur. Desemnarea literei este urmată de cifre: prima este producția de abur (t/h), a doua este presiunea aburului (kgf/cm2). De exemplu, PC - 1600 - 255 înseamnă: un cazan cu abur cu o cameră de ardere cu cameră cu îndepărtare uscată a zgurii, capacitate abur 1600 t/h, presiune aburului 255 kgf/cm2.

Electricitatea este produsă în centrale electrice prin utilizarea energiei ascunse în diverse resurse naturale. După cum se vede din tabel. 1.2 acest lucru se întâmplă în principal la centralele termice (TPP) și centralele nucleare (NPP) care funcționează conform ciclului termic.

Tipuri de centrale termice

În funcție de tipul de energie generată și degajată, centralele termice se împart în două tipuri principale: centrale în condensare (CHP), destinate numai producției de energie electrică, și centrale termice, sau centrale termice și combinate (CHP). Centralele electrice de condensare care funcționează pe combustibili fosili sunt construite în apropierea locurilor de producție, iar centralele combinate de căldură și energie electrică sunt situate în apropierea consumatorilor de căldură - întreprinderi industriale și zone rezidențiale. Centralele de cogenerare funcționează și pe combustibili fosili, dar spre deosebire de CPP, acestea generează atât energie electrică, cât și termică sub formă de apă caldă și abur pentru producție și încălzire. Principalele tipuri de combustibil ale acestor centrale electrice includ: solid - cărbune, antracit, semiantracit, cărbune brun, turbă, șist; lichid - păcură și gazos - natural, cocs, furnal etc. gaz.

Tabelul 1.2. Producerea de energie electrică în lume

Centralele nucleare, predominant de tip în condensare, folosesc energia combustibilului nuclear.

În funcție de tipul de centrală termică pentru antrenarea unui generator electric, centralele electrice sunt împărțite în turbină cu abur (STU), turbină cu gaz (GTU), ciclu combinat (CCG) și centrale cu motoare cu ardere internă (ICE).

În funcție de durata muncii TPP pe tot parcursul anului Pe baza acoperirii programelor de sarcină energetică, caracterizate prin numărul de ore de utilizare a capacității instalate τ la stație, centralele se clasifică de obicei în: de bază (τ la stație > 6000 h/an); semi-vârf (τ la stație = 2000 – 5000 h/an); vârf (τ la st< 2000 ч/год).

Centralele de bază sunt cele care transportă sarcina constantă maximă posibilă pentru cea mai mare parte a anului. În industria energetică globală, centralele nucleare, centralele termice extrem de economice și centralele termice sunt utilizate ca centrale de bază atunci când funcționează conform unui program termic. Sarcinile de vârf sunt acoperite de centrale hidroelectrice, centrale cu acumulare prin pompare, centrale cu turbine cu gaz, care au manevrabilitate și mobilitate, adică. pornire și oprire rapidă. Centralele de vârf sunt pornite în timpul orelor în care este necesar să se acopere partea de vârf a programului zilnic de sarcină electrică. Centralele cu jumătate de vârf, atunci când sarcina electrică totală scade, fie sunt transferate la putere redusă, fie sunt puse în rezervă.

După structura tehnologică, centralele termice sunt împărțite în bloc și non-bloc. Cu o schemă bloc, echipamentele principale și auxiliare ale unei centrale cu turbine cu abur nu au conexiuni tehnologice cu echipamentele unei alte instalații a centralei electrice. Pentru centralele pe combustibili fosili, fiecare turbină este furnizată cu abur de la una sau două cazane conectate la aceasta. Cu o schemă TPP non-bloc, aburul de la toate cazanele intră într-o magistrală comună și de acolo este distribuit către turbinele individuale.

La centralele electrice în condensare care fac parte din sistemele de putere mari se folosesc numai sisteme bloc cu supraîncălzire intermediară a aburului. Circuitele non-bloc cu cuplare încrucișată între abur și apă sunt utilizate fără supraîncălzire intermediară.

Principiul de funcționare și principalele caracteristici energetice ale centralelor termice

Electricitatea la centralele electrice este produsă prin utilizarea energiei ascunse în diverse resurse naturale (cărbune, gaz, petrol, păcură, uraniu etc.), după un principiu destul de simplu, implementând tehnologia de conversie a energiei. Diagrama generală a unei centrale termice (vezi Fig. 1.1) reflectă succesiunea unei astfel de conversii a unui tip de energie în altul și utilizarea fluidului de lucru (apă, abur) în ciclul unei centrale termice. Combustibilul (în acest caz cărbunele) arde în cazan, încălzește apa și o transformă în abur. Aburul este furnizat turbinelor, care transformă energia termică a aburului în energie mecanică și antrenează generatoarele care produc energie electrică (vezi secțiunea 4.1).

O centrală termică modernă este o întreprindere complexă care include un număr mare de echipamente diferite. Compoziția echipamentelor centralei depinde de circuitul termic selectat, de tipul de combustibil utilizat și de tipul sistemului de alimentare cu apă.

Echipamentele principale ale centralei electrice includ: centrale termice și turbine cu un generator electric și un condensator. Aceste unități sunt standardizate în ceea ce privește puterea, parametrii aburului, productivitatea, tensiunea și curentul etc. Tipul și cantitatea echipamentului principal al unei centrale termice corespund puterii specificate și modului de funcționare prevăzut. Există, de asemenea, echipamente auxiliare folosite pentru a furniza căldură consumatorilor și pentru a utiliza aburul turbinei pentru a încălzi apa de alimentare a cazanului și pentru a satisface nevoile proprii ale centralei electrice. Acestea includ echipamente pentru sistemele de alimentare cu combustibil, o unitate de dezaerare-alimentare, o unitate de condensare, o unitate de încălzire (pentru centrale termice), sisteme tehnice de alimentare cu apă, sisteme de alimentare cu ulei, încălzire regenerativă a apei de alimentare, tratare chimică a apei, distribuție și transport. de electricitate (a se vedea secțiunea 4).

Toate instalațiile cu turbine cu abur utilizează încălzirea regenerativă a apei de alimentare, ceea ce crește semnificativ eficiența termică și generală a centralei electrice, deoarece în circuitele cu încălzire regenerativă, fluxurile de abur îndepărtate din turbină către încălzitoarele regenerative efectuează lucrări fără pierderi în sursa rece. (condensator). În același timp, pentru aceeași putere electrică a turbogeneratorului, debitul de abur în condensator scade și, ca urmare, eficiența instalațiile sunt în creștere.

Tipul cazanului de abur utilizat (vezi secțiunea 2) depinde de tipul de combustibil utilizat în centrala electrică. Pentru cei mai obișnuiți combustibili (cărbune fosil, gaz, păcură, turbă de măcinat), se folosesc cazane cu aspect în formă de U, T și turn și o cameră de ardere proiectată în raport cu un anumit tip de combustibil. Pentru combustibilii cu cenușă cu punct de topire scăzut se folosesc cazane cu îndepărtarea cenușii lichide. În același timp, se obține o colectare mare (până la 90%) de cenușă în focar și se reduce uzura abrazivă a suprafețelor de încălzire. Din aceleași motive, cazanele de abur cu un aranjament cu patru treceri sunt utilizate pentru combustibili cu conținut ridicat de cenuşă, cum ar fi deșeurile de șist și de la prepararea cărbunelui. Centralele termice folosesc de obicei cazane cu tambur sau cu flux direct.

Turbinele și generatoarele electrice sunt potrivite pe o scară de putere. Fiecare turbină are un anumit tip de generator. Pentru centralele termocondensante în bloc, puterea turbinelor corespunde puterii blocurilor, iar numărul de blocuri este determinat de puterea dată a centralei. Unitățile moderne folosesc turbine de condensare de 150, 200, 300, 500, 800 și 1200 MW cu reîncălzire cu abur.

Centralele termice folosesc turbine (vezi subsecțiunea 4.2) cu contrapresiune (tip P), cu condensare și extracție industrială a aburului (tip P), cu condensare și una sau două extracții de încălzire (tip T), precum și cu condensare, industriale și pereche de extractie incalzire (tip PT). Turbinele PT pot avea, de asemenea, una sau două prize de încălzire. Alegerea tipului de turbină depinde de mărimea și raportul sarcinilor termice. Daca predomina sarcina de incalzire, atunci pe langa turbinele PT pot fi instalate turbine de tip T cu extractie de incalzire, iar daca predomina sarcina industriala pot fi instalate turbine de tip PR si R cu extractie industriala si contrapresiune.

În prezent, la termocentrale, cele mai frecvente sunt instalațiile cu o putere electrică de 100 și 50 MW, care funcționează la parametri inițiali de 12,7 MPa, 540–560°C. Pentru termocentralele din orașele mari au fost create instalații cu o capacitate electrică de 175–185 MW și 250 MW (cu o turbină T-250-240). Instalațiile cu turbine T-250-240 sunt modulare și funcționează la parametri inițiali supercritici (23,5 MPa, 540/540°C).

O caracteristică a funcționării centralelor electrice în rețea este că cantitatea totală de energie electrică generată de acestea în fiecare moment de timp trebuie să corespundă pe deplin cu energia consumată. Partea principală a centralelor electrice funcționează în paralel în sistemul energetic unificat, acoperind sarcina electrică totală a sistemului, iar centrala termică acoperă simultan sarcina termică a zonei sale. Există centrale electrice locale concepute pentru a deservi zona și nu sunt conectate la rețeaua electrică generală.

Se numește o reprezentare grafică a dependenței consumului de energie în timp graficul sarcinii electrice. Graficele zilnice ale sarcinii electrice (Fig. 1.5) variază în funcție de perioada anului, ziua săptămânii și sunt de obicei caracterizate printr-o sarcină minimă pe timp de noapte și o sarcină maximă în orele de vârf (partea de vârf a graficului). Alături de graficele zilnice, graficele anuale ale sarcinii electrice (Fig. 1.6), care sunt construite pe baza datelor din graficele zilnice, sunt de mare importanță.

Graficele de sarcină electrică sunt utilizate la planificarea sarcinilor electrice ale centralelor și sistemelor electrice, distribuirea sarcinilor între centrale și unități individuale, în calculele pentru selectarea compoziției echipamentelor de lucru și de rezervă, determinarea puterii instalate necesare și a rezervei necesare, numărul și unitatea. puterea unităților, la elaborarea planurilor de reparații a echipamentelor și determinarea rezervei de reparații etc.

Când funcționează la sarcină maximă, echipamentul centralei își dezvoltă valoarea nominală sau cât mai mult posibil puterea (performanța), care este principala caracteristică a pașaportului unității. La această putere (performanță) maximă, unitatea trebuie să funcționeze mult timp la valorile nominale ale parametrilor principali. Una dintre principalele caracteristici ale unei centrale electrice este capacitatea sa instalată, care este definită ca suma capacităților nominale ale tuturor generatoarelor electrice și echipamentelor de încălzire, ținând cont de rezerva.

Funcționarea centralei se caracterizează și prin numărul de ore de utilizare capacitate instalata, care depinde de modul în care funcționează centrala electrică. Pentru centralele electrice care transportă sarcina de bază, numărul de ore de utilizare a capacității instalate este de 6000–7500 h/an, iar pentru cele care funcționează în modul de acoperire a sarcinii de vârf – mai puțin de 2000–3000 h/an.

Sarcina la care unitatea funcționează cu cea mai mare eficiență se numește sarcină economică. Sarcina nominală pe termen lung poate fi egală cu sarcina economică. Uneori este posibilă operarea echipamentelor pentru o perioadă scurtă de timp cu o sarcină cu 10–20% mai mare decât sarcina nominală la o eficiență mai mică. Dacă echipamentul central funcționează stabil cu sarcina de proiectare la valorile nominale ale parametrilor principali sau când se modifică în limite acceptabile, atunci acest mod se numește staționar.

Se numesc moduri de operare cu sarcini constante, dar diferite de cele de proiectare, sau cu sarcini instabile. nestaționare sau moduri variabile. În modurile variabile, unii parametri rămân neschimbați și au valori nominale, în timp ce alții se modifică în anumite limite acceptabile. Astfel, la sarcina parțială a unității, presiunea și temperatura aburului din fața turbinei pot rămâne nominale, în timp ce vidul din condensator și parametrii aburului din extracție se vor modifica proporțional cu sarcina. Sunt posibile și moduri non-staționare, când toți parametrii principali se modifică. Astfel de moduri apar, de exemplu, la pornirea și oprirea echipamentului, descărcarea și creșterea sarcinii unui turbogenerator, atunci când funcționează pe parametrii de alunecare și sunt numite non-staționare.

Sarcina termică a centralei este utilizată pentru procese tehnologice și instalații industriale, pentru încălzirea și ventilarea clădirilor industriale, rezidențiale și publice, aer condiționat și nevoi casnice. În scopuri de producție, este de obicei necesară o presiune a aburului de 0,15 până la 1,6 MPa. Cu toate acestea, pentru a reduce pierderile în timpul transportului și pentru a evita nevoia de scurgere continuă a apei din comunicații, aburul este eliberat din centrala electrică oarecum supraîncălzit. Centrala termică furnizează de obicei apă caldă cu o temperatură de 70 până la 180°C pentru încălzire, ventilație și nevoi casnice.

Sarcina termică, determinată de consumul de căldură pentru procesele de producție și nevoile menajere (alimentare cu apă caldă), depinde de temperatura aerului exterior. În condițiile Ucrainei vara, această sarcină (precum și electrică) este mai mică decât în ​​timpul iernii. Sarcinile termice industriale și casnice se modifică în timpul zilei, în plus, sarcina termică medie zilnică a centralei electrice, cheltuită pentru nevoile casnice, se modifică în zilele lucrătoare și în weekend. Graficele tipice ale modificărilor încărcăturii zilnice de căldură a întreprinderilor industriale și alimentării cu apă caldă a unei zone rezidențiale sunt prezentate în figurile 1.7 și 1.8.

Eficiența de funcționare a centralelor termice este caracterizată de diverși indicatori tehnici și economici, dintre care unii evaluează perfecțiunea proceselor termice (eficiență, consum de căldură și combustibil), în timp ce alții caracterizează condițiile în care funcționează centrala termică. De exemplu, în Fig. 1.9 (a, b) arată bilanțele termice aproximative ale centralelor termice și CPP-urilor.

După cum se poate observa din cifre, generarea combinată de energie electrică și termică asigură o creștere semnificativă a eficienței termice a centralelor electrice datorită reducerii pierderilor de căldură în condensatoarele de turbină.

Cei mai importanți și completi indicatori ai funcționării centralelor termice sunt costul energiei electrice și căldurii.

Centralele termice au atât avantaje, cât și dezavantaje în comparație cu alte tipuri de centrale. Pot fi indicate următoarele avantaje ale TPP:

• distribuția teritorială relativ liberă asociată cu distribuția largă a resurselor de combustibil;
• capacitatea (spre deosebire de centralele hidroelectrice) de a genera energie fără fluctuații sezoniere de putere;
• aria de înstrăinare și retragere din circulația economică a terenurilor pentru construcția și exploatarea centralelor termice este, de regulă, mult mai mică decât cea necesară pentru centralele nucleare și hidrocentralele;
• Centralele termice sunt construite mult mai rapid decât centralele hidroelectrice sau centralele nucleare, iar costul lor specific pe unitatea de capacitate instalată este mai mic comparativ cu centralele nucleare.
• În același timp, centralele termice au dezavantaje majore:
• exploatarea centralelor termice necesită de obicei mult mai mult personal decât centralele hidroelectrice, ceea ce este asociat cu menținerea unui ciclu de combustibil la scară foarte mare;
• funcționarea centralelor termice depinde de aprovizionarea cu resurse de combustibil (cărbune, păcură, gaz, turbă, șisturi petroliere);
• modurile de funcționare variabile ale centralelor termice reduc eficiența, cresc consumul de combustibil și duc la creșterea uzurii echipamentelor;
• centralele termice existente se caracterizează prin randament relativ scăzut. (de cele mai multe ori până la 40%);
• Centralele termice au un impact direct și negativ asupra mediului și nu sunt surse de energie electrică ecologice.
• Cele mai mari pagube aduse mediului din regiunile înconjurătoare sunt cauzate de centralele electrice care funcționează pe cărbune, în special cărbune cu conținut ridicat de cenuşă. Dintre centralele termice, cele mai „curate” sunt cele care folosesc gaze naturale în procesul lor tehnologic.

Potrivit experților, centralele termice din întreaga lume emit anual aproximativ 200–250 de milioane de tone de cenușă, peste 60 de milioane de tone de dioxid de sulf, cantități mari de oxizi de azot și dioxid de carbon (care provoacă așa-numitul efect de seră și ducând la -termen schimbările climatice globale), în atmosferă.absorbând cantităţi mari de oxigen. În plus, acum s-a stabilit că excesul de fond de radiație în jurul centralelor termice care funcționează pe cărbune este, în medie, de 100 de ori mai mare în lume decât în ​​apropierea centralelor nucleare de aceeași putere (cărbunele conține aproape întotdeauna uraniu, toriu și o izotop radioactiv al carbonului ca urme de impurități). Cu toate acestea, tehnologiile bine dezvoltate pentru construcția, echiparea și funcționarea centralelor termice, precum și costul mai mic al construcției acestora, duc la faptul că centralele termice reprezintă cea mai mare parte a producției de energie electrică a lumii. Din acest motiv, se acordă multă atenție îmbunătățirii tehnologiilor TPP și reducerii impactului lor negativ asupra mediului din întreaga lume (a se vedea secțiunea 6).

Energia electrică a intrat de mult în viața noastră. Chiar și filozoful grec Thales în secolul al VII-lea î.Hr. a descoperit că chihlimbarul frecat pe lână începe să atragă obiectele. Dar multă vreme nimeni nu a acordat atenție acestui fapt. Abia în 1600 a apărut pentru prima dată termenul „Electricitate”, iar în 1650 Otto von Guericke a creat o mașină electrostatică sub forma unei bile de sulf montată pe o tijă de metal, ceea ce a făcut posibil să se observe nu numai efectul atracției, dar şi efectul de repulsie. Aceasta a fost prima mașină electrostatică simplă.

Au trecut mulți ani de atunci, dar și astăzi, într-o lume plină de terabytes de informații, când poți afla singur tot ce te interesează, pentru mulți rămâne un mister cum se produce electricitatea, cum se livrează la noi acasă. , birou, întreprindere...

Vom lua în considerare aceste procese în mai multe părți.

Partea I. Generarea energiei electrice.

De unde vine energia electrică? Această energie apare din alte tipuri de energie - termică, mecanică, nucleară, chimică și multe altele. La scară industrială, energia electrică se obține la centralele electrice. Să luăm în considerare doar cele mai comune tipuri de centrale electrice.

1) Centrale termice. Astăzi, toate pot fi combinate într-un singur termen - Centrala electrică districtuală de stat (centrala electrică districtuală de stat). Desigur, astăzi acest termen și-a pierdut sensul inițial, dar nu a intrat în eternitate, ci a rămas cu noi.

Centralele termice sunt împărțite în mai multe subtipuri:

A) O centrală electrică în condensare (CPP) este o centrală termică care produce numai energie electrică; acest tip de centrală își datorează numele particularităților principiului său de funcționare.

Principiul de funcționare: Aerul și combustibilul (gazos, lichid sau solid) sunt furnizate centralei cu ajutorul pompelor. Rezultatul este un amestec combustibil-aer care arde în cuptorul cazanului, eliberând o cantitate imensă de căldură. În acest caz, apa trece printr-un sistem de conducte, care se află în interiorul cazanului. Căldura degajată este transferată în această apă, în timp ce temperatura acesteia crește și este adusă la fierbere. Aburul care a fost produs în cazan merge înapoi în cazan pentru a-l supraîncălzi peste punctul de fierbere al apei (la o anumită presiune), apoi prin liniile de abur merge la turbina cu abur, în care aburul funcționează. În același timp, se extinde, temperatura și presiunea îi scad. Astfel, energia potențială a aburului este transferată la turbină și, prin urmare, se transformă în energie cinetică. Turbina, la rândul său, antrenează rotorul unui generator de curent alternativ trifazat, care este situat pe același arbore cu turbina și produce energie.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra unor elemente ale IES.

Turbină cu abur.

Fluxul de vapori de apă intră prin palete de ghidare pe palete curbe fixate în jurul circumferinței rotorului și, acționând asupra acestora, determină rotirea rotorului. După cum puteți vedea, există goluri între rândurile de omoplați. Sunt acolo pentru că acest rotor este scos din carcasă. Șirurile de lame sunt, de asemenea, încorporate în corp, dar sunt staționare și servesc la crearea unghiului dorit de incidență a aburului asupra lamelor în mișcare.

Turbinele cu abur cu condensare sunt folosite pentru a transforma cât mai mult posibil din căldura aburului în lucru mecanic. Acestea funcționează prin descărcarea (epuizarea) aburului uzat într-un condensator unde este menținut un vid.

O turbină și un generator care sunt situate pe același arbore se numesc turbogenerator. Generator de curent alternativ trifazat (mașină sincronă).

Se compune din:

Care crește tensiunea la valoarea standard (35-110-220-330-500-750 kV). În acest caz, curentul scade semnificativ (de exemplu, când tensiunea crește de 2 ori, curentul scade de 4 ori), ceea ce face posibilă transmiterea puterii pe distanțe lungi. Trebuie remarcat faptul că atunci când vorbim despre clasa de tensiune, ne referim la tensiune liniară (fază la fază).

Puterea activă produsă de generator este reglată prin modificarea cantității de purtător de energie, iar curentul din înfășurarea rotorului se modifică. Pentru a crește puterea activă de ieșire, este necesar să creșteți alimentarea cu abur la turbină, iar curentul din înfășurarea rotorului va crește. Nu trebuie să uităm că generatorul este sincron, ceea ce înseamnă că frecvența sa este întotdeauna egală cu frecvența curentului din sistemul de alimentare, iar modificarea parametrilor purtătorului de energie nu va afecta frecvența de rotație a acestuia.

În plus, generatorul produce și putere reactivă. Poate fi folosit pentru a regla tensiunea de ieșire în limite mici (adică nu este principalul mijloc de reglare a tensiunii în sistemul de alimentare). Funcționează în acest fel. Când înfășurarea rotorului este supraexcitată, de ex. când tensiunea de pe rotor crește peste valoarea nominală, puterea reactivă „exces” este eliberată în sistemul de alimentare, iar când înfășurarea rotorului este subexcitată, puterea reactivă este consumată de generator.

Astfel, în curent alternativ vorbim despre puterea aparentă (măsurată în volți-amperi - VA), care este egală cu rădăcina pătrată a sumei activelor (măsurate în wați - W) și reactive (măsurate în volți-amperi reactivi - VAR) putere.

Apa din rezervor servește la îndepărtarea căldurii din condensator. Cu toate acestea, piscinele cu stropire sunt adesea folosite în aceste scopuri.

sau turnuri de răcire. Turnurile de răcire pot fi de tip turn Fig.8

sau ventilator Fig.9

Turnurile de răcire sunt proiectate aproape la fel ca cel, singura diferență fiind că apa curge în jos pe calorifere, transferă căldură către acestea și sunt răcite de aerul forțat. În acest caz, o parte din apă se evaporă și este transportată în atmosferă.
Eficiența unei astfel de centrale nu depășește 30%.

B) Centrală electrică cu turbină cu gaz.

Într-o centrală electrică cu turbină cu gaz, turbogeneratorul este acționat nu de abur, ci direct de gazele produse în timpul arderii combustibilului. În acest caz, se poate folosi doar gazul natural, altfel turbina va eșua rapid din cauza contaminării sale cu produse de ardere. Eficienta la sarcina maxima 25-33%

Eficiență mult mai mare (până la 60%) poate fi obținută prin combinarea ciclurilor de abur și gaz. Astfel de plante se numesc plante cu ciclu combinat. În locul unui cazan convențional, au instalat un cazan de căldură reziduală, care nu are arzătoare proprii. Acesta primește căldură de la evacuarea unei turbine cu gaz. În prezent, CCGT-urile sunt introduse activ în viața noastră, dar până acum sunt puține dintre ele în Rusia.

ÎN) Centrale termice (au devenit parte integrantă a orașelor mari cu mult timp în urmă). Fig.11

Centrala termică este proiectată structural ca o centrală electrică în condensare (CPS). Particularitatea unei centrale electrice de acest tip este că poate genera atât energie termică, cât și energie electrică simultan. În funcție de tipul de turbină cu abur, există diverse metode de extragere a aburului, care vă permit să extrageți abur cu parametri diferiți din acesta. În acest caz, o parte din abur sau tot aburul (în funcție de tipul de turbină) intră în încălzitorul de rețea, transferă căldură către acesta și condensează acolo. Turbinele de cogenerare vă permit să reglați cantitatea de abur pentru nevoi termice sau industriale, ceea ce permite centralei de cogenerare să funcționeze în mai multe moduri de încărcare:

termică - producția de energie electrică este complet dependentă de producerea de abur pentru nevoile industriale sau de termoficare.

electrică - sarcina electrică este independentă de sarcina termică. În plus, centralele de cogenerare pot funcționa în modul complet de condensare. Acest lucru poate fi necesar, de exemplu, dacă există o lipsă accentuată de putere activă în timpul verii. Acest mod este neprofitabil pentru centralele termice, deoarece eficiența este semnificativ redusă.

Producția simultană de energie electrică și căldură (cogenerare) este un proces profitabil în care eficiența stației este crescută semnificativ. De exemplu, randamentul calculat al CES este de maximum 30%, iar cel al CHP este de aproximativ 80%. În plus, cogenerarea face posibilă reducerea emisiilor termice la ralanti, ceea ce are un efect pozitiv asupra ecologiei zonei în care se află centrala termică (comparativ cu dacă ar exista o centrală termică de capacitate similară).

Să aruncăm o privire mai atentă la turbina cu abur.

Turbinele cu abur de cogenerare includ turbine cu:

Presiunea din spate;

Extracție reglabilă a aburului;

Selecție și contrapresiune.

Turbinele cu contrapresiune funcționează prin evacuarea aburului nu într-un condensator, ca în IES, ci într-un încălzitor de rețea, adică tot aburul care trece prin turbină merge la nevoile de încălzire. Proiectarea unor astfel de turbine are un dezavantaj semnificativ: programul de sarcină electrică este complet dependent de programul de sarcină termică, adică astfel de dispozitive nu pot lua parte la reglarea operațională a frecvenței curentului în sistemul de alimentare.

La turbinele cu extracție controlată a aburului, acesta este extras în cantitatea necesară în etape intermediare, iar etapele de extracție a aburului care sunt potrivite în acest caz sunt selectate. Acest tip de turbină este independent de sarcina termică, iar controlul puterii active de ieșire poate fi reglat în limite mai mari decât în ​​centralele de cogenerare cu contrapresiune.

Turbinele de extracție și contrapresiune combină funcțiile primelor două tipuri de turbine.

Turbinele de cogenerare ale centralelor CHP nu sunt întotdeauna incapabile să modifice sarcina termică într-o perioadă scurtă de timp. Pentru a acoperi vârfurile de sarcină și, uneori, pentru a crește puterea electrică prin comutarea turbinelor în modul de condensare, cazane de încălzire a apei de vârf sunt instalate la centralele termice.

2) Centrale nucleare.

În Rusia există în prezent 3 tipuri de centrale de reactoare. Principiul general al funcționării lor este aproximativ similar cu funcționarea IES (în vremuri, centralele nucleare erau numite centrale electrice districtuale de stat). Singura diferență fundamentală este că energia termică se obține nu în cazane care utilizează combustibil organic, ci în reactoare nucleare.

Să ne uităm la cele două tipuri cele mai comune de reactoare din Rusia.

1) Reactorul RBMK.

O caracteristică distinctivă a acestui reactor este că aburul pentru rotirea turbinei este obținut direct în miezul reactorului.

Miezul RBMK. Fig.13

este formată din coloane verticale de grafit în care sunt găuri longitudinale, cu țevi din aliaj de zirconiu și oțel inoxidabil introduse acolo. Grafitul acționează ca un moderator de neutroni. Toate canalele sunt împărțite în canale de combustibil și CPS (sistem de control și protecție). Au circuite de răcire diferite. În canalele de combustibil este introdusă o casetă (FA - ansamblu de combustibil) cu tije (TVEL - element de combustibil) în interiorul căreia sunt peleți de uraniu într-o carcasă închisă ermetic. Este clar că din ele se obține energia termică, care este transferată într-un lichid de răcire care circulă continuu de jos în sus sub presiune mare - apă obișnuită, dar foarte bine purificată de impurități.

Apa, care trece prin canalele de combustibil, se evaporă parțial, amestecul de abur-apă intră din toate canalele individuale de combustibil în 2 tamburi separatori, unde aburul este separat de apă. Apa intră din nou în reactor folosind pompe de circulație (4 în total pe buclă), iar aburul trece prin linii de abur la 2 turbine. Aburul este apoi condensat într-un condensator și se transformă în apă, care merge înapoi în reactor.

Puterea termică a reactorului este controlată doar cu ajutorul tijelor absorbante de neutroni de bor, care se deplasează în canalele tijei de control. Apa care răcește aceste canale vine de sus în jos.

După cum probabil ați observat, nu am menționat încă vasul reactorului. Cert este că, de fapt, RBMK nu are cocă. Zona activă despre care tocmai v-am spus este așezată într-un puț de beton, iar deasupra este închisă cu un capac de 2000 de tone.

Figura de mai sus arată protecția biologică superioară a reactorului. Dar nu ar trebui să vă așteptați că ridicând unul dintre blocuri veți putea vedea orificiul galben-verde al zonei active, nu. Capacul în sine este situat semnificativ mai jos, iar deasupra acestuia, în spațiul până la protecția biologică superioară, rămâne un gol pentru canalele de comunicare și tijele absorbante complet îndepărtate.

Se lasă spațiu între coloanele de grafit pentru expansiunea termică a grafitului. În acest spațiu circulă un amestec de azot și heliu. Compoziția sa este utilizată pentru a evalua etanșeitatea canalelor de combustibil. Miezul RBMK este proiectat să rupă nu mai mult de 5 canale; dacă mai multe sunt depresurizate, capacul reactorului se va rupe, iar canalele rămase se vor deschide. O astfel de dezvoltare a evenimentelor va provoca o repetare a tragediei de la Cernobîl (aici nu mă refer la dezastrul provocat de om în sine, ci la consecințele sale).

Să ne uităm la avantajele RBMK:

—Datorită reglării canal-cu-canal a puterii termice, este posibilă schimbarea ansamblurilor de combustibil fără a opri reactorul. În fiecare zi, de obicei, se schimbă mai multe ansambluri.

—Presiune scăzută în CMPC (circuit de circulație forțată multiplă), ceea ce contribuie la o apariție mai ușoară a accidentelor asociate cu depresurizarea acestuia.

— Absența unui reactor greu de fabricat.

Să ne uităm la dezavantajele RBMK:

—În timpul funcționării, au fost descoperite numeroase erori în geometria miezului, care nu pot fi eliminate complet la unitățile de putere existente din generația I și a II-a (Leningrad, Kursk, Cernobîl, Smolensk). Unitățile de putere RBMK din a 3-a generație (există doar una - la a 3-a unitate de putere a CNE Smolensk) nu prezintă aceste deficiențe.

— Reactorul este cu un singur circuit. Adică, turbinele sunt rotite de aburul produs direct în reactor. Aceasta înseamnă că conține componente radioactive. Dacă turbina se depresurizează (și asta s-a întâmplat la centrala nucleară de la Cernobîl în 1993), reparația ei va fi foarte complicată și poate imposibilă.

—Durata de viață a reactorului este determinată de durata de viață a grafitului (30-40 de ani). Urmează apoi degradarea ei, manifestată prin umflarea sa. Acest proces provoacă deja îngrijorări serioase la cea mai veche unitate de putere RBMK, Leningrad-1, construită în 1973 (are deja 39 de ani). Cea mai probabilă cale de ieșire din situație este conectarea celui de-al n-lea număr de canale pentru a reduce dilatarea termică a grafitului.

— Moderatorul de grafit este un material inflamabil.

—Din cauza numărului mare de supape de închidere, reactorul este greu de controlat.

— La prima și a doua generație există instabilitate la funcționarea la puteri mici.

În general, putem spune că RBMK este un reactor bun pentru vremea lui. În prezent, s-a luat decizia de a nu construi unități de putere cu acest tip de reactor.

2) Reactorul VVER.

RBMK este în prezent înlocuit de VVER. Are avantaje semnificative în comparație cu RBMK.

Miezul este complet cuprins într-o carcasă foarte durabilă, care este fabricată la fabrică și transportată pe calea ferată și apoi rutier la unitatea de putere în construcție într-o formă complet finisată. Moderatorul este apă curată sub presiune. Reactorul este format din 2 circuite: apa din primul circuit la presiune mare raceste ansamblurile combustibile, transferand caldura catre al 2-lea circuit folosind un generator de abur (indeplineste functia de schimbator de caldura intre 2 circuite izolate). În ea, apa din circuitul secundar fierbe, se transformă în abur și merge la turbină. În circuitul primar, apa nu fierbe, deoarece este sub presiune foarte mare. Aburul evacuat este condensat în condensator și se întoarce la generatorul de abur. Circuitul cu dublu circuit are avantaje semnificative în comparație cu cel cu un singur circuit:

Aburul care merge la turbină nu este radioactiv.

Puterea reactorului poate fi controlată nu numai de tije absorbante, ci și de o soluție de acid boric, care face reactorul mai stabil.

Elementele circuitului primar sunt situate foarte aproape unele de altele, astfel încât acestea pot fi plasate într-o carcasă comună de izolare. În cazul unor rupturi în circuitul primar, elementele radioactive vor intra în reținere și nu vor fi eliberate în mediu. În plus, carcasa de izolare protejează reactorul de influențele externe (de exemplu, de la căderea unei aeronave mici sau o explozie în afara perimetrului stației).

Reactorul nu este greu de operat.

Există și dezavantaje:

—Spre deosebire de RBMK, combustibilul nu poate fi schimbat în timp ce reactorul funcționează, deoarece este situat într-o carcasă comună și nu în canale separate, ca în RBMK. Timpul de reîncărcare a combustibilului coincide de obicei cu momentul reparațiilor de rutină, ceea ce reduce impactul acestui factor asupra factorului de capacitate instalată.

— Circuitul primar este sub presiune ridicată, ceea ce ar putea cauza un accident la scară mai mare în timpul depresurizării decât RBMK.

— Vasul reactorului este foarte greu de transportat de la uzina de producție la șantierul centralei nucleare.

Ei bine, ne-am uitat la munca centralelor termice, acum să ne uităm la lucru

Principiul de funcționare al unei centrale hidroelectrice este destul de simplu. Un lanț de structuri hidraulice asigură presiunea necesară a apei care curge către paletele unei turbine hidraulice, care antrenează generatoarele care produc energie electrică.

Presiunea necesară a apei se formează prin construirea unui baraj, iar ca urmare a concentrării râului într-un anumit loc, sau prin devierea - curgerea naturală a apei. În unele cazuri, atât un baraj, cât și o deviere sunt utilizate împreună pentru a obține presiunea necesară a apei. Centralele hidroelectrice au o flexibilitate foarte mare a energiei generate, precum și un cost scăzut al energiei electrice generate. Această caracteristică a hidrocentralelor a dus la crearea unui alt tip de centrală - centrală cu acumulare prin pompare. Astfel de stații sunt capabile să acumuleze energie electrică generată și să o utilizeze în perioadele de sarcină de vârf. Principiul de funcționare al unor astfel de centrale electrice este următorul: în anumite perioade (de obicei noaptea), unitățile hidroelectrice ale centralei cu acumulare prin pompare funcționează ca niște pompe, consumând energie electrică din sistemul electric și pompând apă în bazinele superioare special echipate. Când apare cererea (în timpul sarcinilor de vârf), apa din acestea intră în conducta de presiune și antrenează turbinele. PSPP-urile îndeplinesc o funcție extrem de importantă în sistemul energetic (reglarea frecvenței), dar nu sunt utilizate pe scară largă la noi, deoarece ajung să consume mai multă energie decât produc. Adică, o stație de acest tip este neprofitabilă pentru proprietar. De exemplu, la PSPP Zagorskaya capacitatea hidrogeneratoarelor în modul generator este de 1200 MW, iar în modul de pompare - 1320 MW. Cu toate acestea, acest tip de stație este cel mai potrivit pentru creșterea sau scăderea rapidă a puterii generate, așa că este avantajos să le construiți lângă, de exemplu, centrale nucleare, deoarece acestea din urmă funcționează în regim de bază.

Am analizat exact cum se produce energia electrică. Este timpul să vă puneți o întrebare serioasă: „Ce tip de stații îndeplinește cel mai bine toate cerințele moderne de fiabilitate, respectarea mediului și, în plus, vor avea și un cost energetic scăzut?” Fiecare va răspunde diferit la această întrebare. Permiteți-mi să vă dau lista mea cu „cele mai bune dintre cele mai bune”.

1) Cogenerare alimentată cu gaz natural. Eficiența unor astfel de stații este foarte mare, costul combustibilului este, de asemenea, mare, dar gazul natural este unul dintre cele mai „curate” tipuri de combustibil, iar acest lucru este foarte important pentru ecologia orașului, în limitele căruia energia termică. plantele sunt de obicei localizate.

2) HPP și PSPP. Avantajele fata de statiile termice sunt evidente, intrucat acest tip de statie nu polueaza atmosfera si produce cea mai „ieftina” energie, care, in plus, este o resursa regenerabila.

3) Centrală electrică CCGT care utilizează gaze naturale. Cea mai mare eficiență dintre stațiile termice, precum și cantitatea mică de combustibil consumată, vor rezolva parțial problema poluării termice a biosferei și a rezervelor limitate de combustibili fosili.

4) Centrală nucleară. În funcționare normală, o centrală nucleară emite în mediu de 3-5 ori mai puține substanțe radioactive decât o centrală termică de aceeași putere, astfel că înlocuirea parțială a centralelor termice cu cele nucleare este complet justificată.

5) GRES. În prezent, astfel de stații folosesc gaze naturale drept combustibil. Acest lucru este absolut lipsit de sens, deoarece cu același succes în cuptoarele centralelor electrice districtuale de stat este posibilă utilizarea gazului petrolier asociat (APG) sau arderea cărbunelui, ale cărui rezerve sunt uriașe în comparație cu rezervele de gaze naturale.

Aceasta încheie prima parte a articolului.

Material pregatit de:
student al grupei ES-11b Universitatea de Stat de Sud-Vest Agibalov Sergey.

Centrala termica

Centrala termica

(TPP), o centrală electrică în care, în urma arderii combustibilului organic, se obține energie termică, care este apoi transformată în energie electrică. Centralele termice sunt principalul tip de centrale electrice; ponderea energiei electrice pe care o generează în țările industrializate este de 70–80% (în Rusia în 2000 - aproximativ 67%). Energia termică la termocentrale este utilizată pentru a încălzi apa și a produce abur (la centralele cu turbine cu abur) sau pentru a produce gaze fierbinți (la centralele cu turbine cu gaz). Pentru a produce căldură, materia organică este ardă în cazanele centralelor termice. Cărbunele, gazele naturale, păcura și combustibilii sunt folosiți drept combustibil. La centralele termice cu turbine cu abur (TSPP), aburul produs în generatorul de abur (unitatea cazanului) se rotește turbină cu abur conectat la un generator electric. Astfel de centrale electrice generează aproape toată energia electrică produsă de centralele termice (99%); eficiența lor este aproape de 40%, capacitatea instalată a unității este aproape de 3 MW; combustibilul pentru acestea este cărbune, păcură, turbă, șist, gaze naturale etc. Centralele electrice cu turbine cu abur de cogenerare, în care căldura aburului rezidual este recuperată și furnizată consumatorilor industriali sau municipali, se numesc centrale termice. Acestea generează aproximativ 33% din energia electrică produsă de centralele termice. În centralele electrice cu turbine cu condensare, tot aburul evacuat este condensat și returnat sub formă de amestec abur-apă la unitatea cazanului pentru reutilizare. Aceste centrale electrice în condensare (CPS) produc cca. 67% din energia electrică produsă la centralele termice. Denumirea oficială a unor astfel de centrale electrice din Rusia este Centrala electrică a districtului de stat (GRES).

Turbinele cu abur ale centralelor termice sunt de obicei conectate direct la generatoare electrice, fără angrenaje intermediare, formând o unitate de turbină. În plus, de regulă, o unitate de turbină este combinată cu un generator de abur într-o singură unitate de putere, din care sunt apoi asamblate TPES puternice.

Combustibilul gazos sau lichid este ars în camerele de ardere ale centralelor termice cu turbine cu gaz. Produsele de ardere rezultate sunt trimise la turbina de gaz, rotind generatorul electric. Puterea unor astfel de centrale electrice, de regulă, este de câteva sute de megawați, eficiența este de 26-28%. Centralele electrice cu turbine cu gaz sunt de obicei construite împreună cu o centrală electrică cu turbină cu abur pentru a acoperi sarcinile electrice de vârf. În mod convențional, centralele termice includ și centrale nucleare(NPP), centrale geotermale si centrale electrice cu generatoare magnetohidrodinamice. Primele centrale termice pe cărbune au apărut în 1882 la New York, iar în 1883 la Sankt Petersburg.

Enciclopedia „Tehnologie”. - M.: Rosman. 2006 .

Vedeți ce este o „centrală termică” în alte dicționare:

Centrala termica- (TPP) - o centrală electrică (un complex de echipamente, instalații, echipamente) care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibilului organic. În prezent, printre centralele termice... ... Microenciclopedia petrolului și gazelor

centrala termica- O centrală electrică care transformă energia chimică a unui combustibil în energie electrică sau energie electrică și căldură. [GOST 19431 84] EN centrală termică o centrală electrică în care electricitatea este generată prin conversia energiei termice Notă… … Ghidul tehnic al traducătorului

centrala termica- O centrală electrică care produce energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibililor fosili... Dicţionar de Geografie

- (TPP) generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibilului organic. Principalele tipuri de centrale termice: turbină cu abur (prevalează), turbină cu gaz și motorină. Uneori, centralele termice sunt menționate condiționat... ... Dicţionar enciclopedic mare

CENTRALĂ TERMICĂ- (TPP) o întreprindere de producere a energiei electrice ca urmare a conversiei energiei eliberate în timpul arderii combustibilului organic. Principalele părți ale centralei termice sunt o instalație de cazan, o turbină cu abur și un generator electric care transformă... ... Marea Enciclopedie Politehnică

Centrala termica- CCGT 16. Centrală termică Conform GOST 19431 84 Sursa: GOST 26691 85: Inginerie termică. Termeni și definiții document original... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

- (TPP), produce energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibilului organic. Centralele termice funcționează cu combustibili solizi, lichizi, gazoși și mixți (cărbune, păcură, gaz natural, mai rar maro... ... Enciclopedie geografică

- (TPP), generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibilului organic. Principalele tipuri de centrale termice: turbină cu abur (prevalează), turbină cu gaz și motorină. Uneori, centralele termice sunt menționate condiționat... ... Dicţionar enciclopedic

centrala termica- šiluminė elektrinė statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. centrala termica; stație termică vok. Wärmekraftwerk, n rus. centrala termica, f pranc. centrale électrothermique, f; centrale thermoélectrique, f … Automatikos terminų žodynas

centrala termica- šiluminė elektrinė statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. centrala termica; centrală cu abur vok. Wärmekraftwerk, n rus. centrala termica, f; centrala termica, f pranc. centrale électrothermique, f; centrale termice, f; usine… … Fizikos terminų žodynas

- (TPP) O centrală electrică care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibililor fosili. Primele centrale termice au apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea. (în 1882 la New York, 1883 la Sankt Petersburg, 1884 în ... ... Marea Enciclopedie Sovietică