Vrste i vrste suvremenih termoelektrana (TE). Princip rada termoelektrana i hidroelektrana u Rusiji. Princip rada elektrana

Prije nekoliko tjedana topla voda je nestala iz svih slavina Novodvinska - nema potrebe tražiti bilo kakve spletke neprijatelja, samo su hidraulička ispitivanja stigla u Novodvinsk, postupak neophodan za pripremu gradske energetike i komunalnih usluga za novu sezonu pijenja . Bez tople vode, nekako sam se odmah osjećao kao seljanin - lonci kipuće vode na štednjaku - pranje, brijanje, - pranje suđa u hladnoj vodi itd.

Istodobno, u glavi mi se pojavilo pitanje: kako se topla voda “pravi”, i kako ona dospijeva u slavine u našim stanovima?

Naravno, svu gradsku energiju “napaja” tvornica celuloze i papira Arkhangelsk, točnije TPP-1, gdje sam otišao saznati odakle topla voda i toplina u našim stanovima. Glavni inženjer energetike Arhangelske tvornice celuloze i papira, Andrej Borisovič Zubok, pristao je pomoći u mojoj potrazi i odgovorio na mnoga moja pitanja.

Ovdje je, usput, radna površina glavnog inženjera energetike Arhangelske tvornice celuloze i papira - monitor na kojem se prikazuju razni podaci, višekanalni telefon koji je više puta zvonio tijekom našeg razgovora, hrpa dokumenata. ..

Andrej Borisovič mi je rekao kako "u teoriji" radi TPP-1, glavna elektrana elektrane i grada. Sama skraćenica TE - termoelektrana - implicira da stanica ne proizvodi samo električnu energiju, već i toplinu (topla voda, grijanje), a proizvodnja topline je možda još prioritetnija u našem hladnom podneblju.

Shema rada TPP-1:


Svaka termoelektrana počinje s glavnom upravljačkom pločom, gdje teku sve informacije o procesima koji se odvijaju u kotlovima, radu turbina itd.

Ovdje je rad turbina, generatora i kotlova vidljiv na brojnim pokazivačima i brojčanicima. Odavde se kontrolira proizvodni proces stanice. A taj proces je vrlo složen, da biste sve razumjeli, morate puno učiti.

Pa, u blizini je srce TPP-1 - parni kotlovi. U TE-1 ih je osam. To su ogromne strukture, čija visina doseže 32 metra. U njima se odvija glavni proces pretvorbe energije, zahvaljujući kojem se u našim domovima pojavljuju i struja i topla voda - proizvodnja pare.

Ali u sve počinje s gorivom. Ugljen, plin i treset mogu poslužiti kao gorivo u različitim elektranama. U TPP-1 glavno gorivo je ugljen, koji se ovdje iz Vorkute prevozi željeznicom.

Dio se skladišti, drugi dio ide transporterima do stanice, gdje se sam ugljen najprije usitnjava u prašinu, a zatim se kroz posebne "cijevi za prašinu" dovodi u ložište parnog kotla . Za paljenje kotla koristi se lož ulje, a zatim se s porastom tlaka i temperature prenosi u ugljenu prašinu.

Izvana, kotao podsjeća na splet cijevi, ventila i nekih mehanizama. Uz kotao je vruće, jer para koja izlazi iz kotla ima temperaturu od 540 stupnjeva.

U TE-1 postoji još jedan kotao - moderni Metso kotao instaliran prije nekoliko godina s Hybex rešetkom. Ovom jedinicom za napajanje upravlja se zasebnim daljinskim upravljačem.

Jedinica radi koristeći inovativnu tehnologiju - izgaranje goriva u fluidiziranom sloju s mjehurićima (Hybex). Za proizvodnju pare ovdje se spaljuje gorivo od kore (270 tisuća tona godišnje) i kanalizacijski mulj (80 tisuća tona godišnje), koji se ovamo dovodi iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda.

Moderni kotao je također ogromna struktura, čija je visina veća od 30 metara.

Ili tim transporterima gorivo od kore ulazi u kotao.

A odavde, nakon pripreme, smjesa goriva ide izravno u peć kotla.

U novoj kotlovnici TE-1 postoji lift. Ali nema podova u obliku poznatom običnom gradskom stanovniku - postojevisina servisne oznake- tako da se dizalo kreće od oznake do oznake.

Na postaji radi više od 700 ljudi. Posla ima za sve - oprema zahtijeva održavanjei stalno praćenje od strane osoblja. Uvjeti rada na postaji su teški- visoke temperature, vlaga, buka, ugljena prašina.

A ovdje radnici pripremaju teren za gradnju nove kotlovnice, čija će gradnja započeti sljedeće godine.

Ovdje se priprema voda za kotao. U automatskom načinu rada voda se omekšava kako bi se smanjio negativan utjecaj na lopatice kotla i turbine (već u trenutku kada se voda pretvara u paru).

A ovo je turbinska dvorana - ovdje dolazi para iz kotlova, ovdje okreće snažne turbine (ukupno ih je pet).

Pogled sa strane:

U ovoj hali radi para: prolazeći kroz pregrijače, para se zagrijava na temperaturu od 545 stupnjeva i ulazi u turbinu, gdje se pod njezinim pritiskom okreće rotor turbinskog generatora i, sukladno tome, stvara se električna energija.

Puno mjerača tlaka.

Ali evo je - turbina, gdje para radi i "okreće" generator. Ovo je turbina br. 7 i, prema tome, generator br. 7.

Osmi generator i osma turbina. Snaga generatora je različita, ali ukupno mogu proizvesti oko 180 MW električne energije - ta je električna energija dovoljna za potrebe same stanice (što je oko 16%), te za potrebe proizvodnje električne energije. Tvornica celuloze i papira Arkhangelsk, te za opskrbu "potrošača treće strane" (oko 5% proizvedene energije).

Fascinantan je splet cijevi.

Topla voda za grijanje (mreža) dobiva se zagrijavanjem vode parom u izmjenjivačima topline (kotlovima). U mrežu se pumpa ovim crpkama - u TE-1 ima ih osam. Voda “za grijanje” je, inače, posebno pripremljena i pročišćena i na izlazu iz stanice zadovoljava uvjete za pitku vodu. Teoretski se ova voda može piti, ali se ipak ne preporučuje zbog prisustva velikog broja produkata korozije.u cijevima za grijanje.

I u ovim kulama - dio kemijske radionice TPP-1,- voda se priprema i dodaje u sustav grijanja, jer se dio tople vode troši - potrebno ju je nadopuniti.

Zatim zagrijana voda (rashladna tekućina) teče kroz cjevovode različitih poprečnih presjeka, jer TPP-1 grije ne samo grad, već i industrijske prostore postrojenja.

I struja "napušta" stanicupreko elektrorazvodnih uređaja i transformatora te se prenosi u elektroenergetski sustav tvornice i grada.

Naravno, na stanici postoji cijev - ta ista "tvornica oblaka". U TE-1 postoje tri takve cijevi. Najviša je veća od 180 metara. Kako se pokazalo, cijev je zapravo šuplja struktura u kojoj se spajaju plinski kanali iz raznih kotlova.Prije ulaska u dimnjak, dimni plinovi prolaze sustav za uklanjanje pepela. Na novom kotlu to se događa u elektrofilteru.Efektivni stupanj pročišćavanja dimnih plinova je 99,7%.Na kotlovima na ugljen čišćenje se vrši vodom - ovaj sustav je manje učinkovit, ali ipak se većina "emisija" uhvati.

Danas su renovacije u TE-1 u punom jeku: i ako se zgrada može popraviti u bilo kojem trenutku...

Stoga se veći popravci kotlova ili turbina mogu provoditi samo ljeti u razdoblju smanjenih opterećenja. Usput, upravo zbog toga se provode "hidraulička ispitivanja". Programsko povećanje opterećenja sustava za opskrbu toplinom potrebno je, prvo, kako bi se provjerila pouzdanost komunalnih komunikacija, a drugo, elektroenergetičari imaju priliku "ispustiti" rashladnu tekućinu iz sustava i zamijeniti, na primjer, dio cijev. Popravak električne opreme je skup pothvat koji zahtijeva posebne kvalifikacije i dopuštenje stručnjaka.

Izvan postrojenja, topla voda (poznata i kao rashladna tekućina) teče kroz cijevi - tri "izlaza" u grad osiguravaju nesmetan rad gradskog sustava grijanja. Sustav je zatvoren, voda stalno cirkulira u njemu. U najhladnije doba godine - temperatura vode koja izlazi iz postaje je 110 stupnjeva Celzijusa, rashladna tekućina se vraća, nakon što se ohladila za 20-30 stupnjeva. Ljeti se temperatura vode smanjuje - norma na izlazu iz postaje je 65 stupnjeva Celzijusa.

Usput, topla voda i grijanje se isključuju ne u termoelektranama, već izravno u kućama - to rade tvrtke za upravljanje. Termoelektrana "isključuje" vodu samo jednom - nakon hidrauličkih ispitivanja, radi popravka. Nakon popravaka, energetičari postupno pune sustav vodom - grad ima posebne mehanizme za ispuštanje zraka iz sustava - baš kao u baterijama u običnoj stambenoj zgradi.

Konačna točka tople vode je ista slavina u bilo kojem od gradskih stanova, samo sada u njoj nema vode - hidraulička ispitivanja.

Ovako je teško “raditi” nešto bez čega je teško zamisliti život suvremenog gradskog stanovnika - toplu vodu.

Toplinska stanica elektrana koja stvara električnu energiju pretvaranjem kemijske energije goriva u mehaničku energiju vrtnje osovine elektrogeneratora.

Glavni čvorovi

termoelektrane

kotlovsko postrojenje

generator

rashladni tornjevi

rashladni tornjevi

Osim toga, termoelektrana uključuje: katalizatore, sustav opskrbe mazivim uljem, sustav ventilacije, sustave za gašenje požara, razvodne ploče, transformatore termoelektrane, uređaje za nadzor mreže, upravljačke jedinice.

Postoje termoelektrane s parnim turbinama (TPES), elektrane s plinskim turbinama (GTPP) i elektrane s kombiniranim ciklusom (CGPP).

Među termoelektranama prevladavaju termoelektrane s parnom turbinom (TPP) u kojima se toplinska energija koristi u generatoru pare za proizvodnju visokotlačne vodene pare koja okreće rotor parne turbine spojen na rotor elektrogeneratora (obično sinkroni generator).

Gorivo koje se koristi u takvim termoelektranama je ugljen (uglavnom), loživo ulje, prirodni plin, lignit, treset i škriljevac. Njihova učinkovitost doseže 40%, snaga - 3 GW.

TPES koje imaju kondenzacijske turbine kao pogon električnih generatora i ne koriste toplinu ispušne pare za opskrbu toplinskom energijom vanjskih potrošača nazivaju se kondenzacijske elektrane (službeni naziv u Ruskoj Federaciji je Državna područna električna stanica ili GRES). . TPES opremljene turbinama za grijanje i ispuštanjem topline otpadne pare industrijskim ili komunalnim potrošačima nazivaju se kombinirana toplinska i elektrana (CHP). Pri izgradnji termoelektrane potrebno je voditi računa o blizini potrošača topline u obliku tople vode i pare, budući da prijenos topline na velike udaljenosti nije ekonomski isplativ.

Potrošeno gorivo . U termoelektranama se mogu koristiti sljedeća goriva: nafta, loživo ulje, prirodni plin i ugljen. Glavni elementi goriva su ugljik i vodik, a sumpor i dušik prisutni su u manjim količinama. Gorivo može sadržavati spojeve drugih elemenata, na primjer, metala (sulfide i okside).

Postoje četiri poznate vrste ugljena. Prema rastu udjela ugljika, a time i kalorične vrijednosti, ove vrste su raspoređene na sljedeći način: treset, mrki ugljen, bitumenski (masni) ugljen ili kameni ugljen i antracit. U radu termoelektrana koriste se uglavnom prva dva tipa.

Ugljen nije kemijski čisti ugljik, sadrži i anorganski materijal (smeđi ugljen sadrži do 40% ugljika), koji nakon izgaranja ugljena ostaje u obliku pepela. Ugljen može sadržavati sumpor, ponekad kao željezni sulfid, a ponekad kao dio organskih komponenti ugljena. Ugljen obično sadrži arsen, selen i radioaktivne elemente. Zapravo, pokazalo se da je ugljen najprljavije od svih fosilnih goriva.

Prilikom izgaranja ugljena nastaju ugljični dioksid, ugljični monoksid, kao i velike količine sumpornih oksida, lebdećih čestica i dušikovih oksida. Sumporni oksidi oštećuju drveće, razne materijale i štetno djeluju na ljude.

Čestice koje se ispuštaju u atmosferu izgaranjem ugljena u termoelektranama nazivaju se "leteći pepeo". Emisije pepela su strogo kontrolirane. Oko 10% lebdećih čestica zapravo ulazi u atmosferu.

Elektrana na ugljen od 1000 MW sagorijeva 4-5 milijuna tona ugljena godišnje.

Budući da na Altajskom području nema rudarenja ugljena, pretpostavit ćemo da se on donosi iz drugih regija, au tu svrhu grade se ceste, čime se mijenja prirodni krajolik.

Lož ulje se koristi za grijanje stambenih zgrada, škola, bolnica te kao gorivo u termoelektranama zbog svoje relativno niske cijene i niskog sadržaja sumpora.

Za razliku od ugljena i nafte, prirodni plin praktički ne sadrži sumpor. S ove točke gledišta, plin je ekološki prihvatljivo gorivo. Međutim, u slučaju korištenja plina, priroda se šteti prilikom polaganja tisuća kilometara plinovoda, posebno u sjevernim regijama gdje su koncentrirana glavna nalazišta plina.

Fizikalno-kemijske osnove odvijanja reakcija. Kada gorivo izgara, ugljik i vodik koje sadrži tvore odgovarajuće okside, koji se mogu prikazati jednadžbama:

C + O 2  CO 2 + Q

2H + 1 / 2 O  H 2 O + Q

Ako količina kisika nije dovoljna za potpunu oksidaciju ugljika, tada dolazi do reakcije

C + 1 / 2 O 2  CO 2 + Q

ili dio nastalog CO2 reagira s ugljikom, stvarajući ugljikov monoksid:

C + CO 2  2SO 2 - Q

Dakle, u uvjetima nedostatka kisika, može se osloboditi više CO. Osim toga, u usporedbi s potpunim izgaranjem, smanjena je količina oslobođene topline .

Kada nafta ili ugljen ne budu potpuno sagorjeli, hlapljivi organski spojevi se uklanjaju i formiraju jednu od komponenti dima, što je osobito uobičajeno u malim pećima. U velikim pećima, lako zapaljivi hlapljivi spojevi se zapale zračenjem iz vrućih stijenki peći i potpuno izgore do CO 2 i H 2 O.

Sumpor i dušik, koji su dio ugljena i nafte, također izgaraju stvarajući okside. Kada sumpor gori, obično proizvodi sumporni dioksid:

S + O 2  SO 2

U manjoj mjeri, daljnja oksidacija se događa u plamenu:

2SO 2 + O 2  2SO 3 + Q

Oksidi nastali u normalnom plamenu sadrže samo oko 1% SO 3 . Iako je sumporni anhidrid SO 3 stabilan na niskim temperaturama, brzina njegovog stvaranja u odsutnosti katalizatora je beznačajna. Na temperaturama karakterističnim za plamen, sumporni dioksid SO 2 je stabilniji.

Tijekom izgaranja oslobađa se i dušikov monoksid NO. Izvor njegovog nastanka djelomično je dušik sadržan u gorivu, tijekom čijeg izgaranja oksidira 18-80% dušika. Dušikov monoksid također nastaje kao rezultat reakcije između atmosferskog kisika i dušika u plamenu iu susjednim slojevima. Reakcija koja se događa može se predstaviti na sljedeći način:

N 2 + O 2  2NO - Q

Kad jednom uđe u atmosferu, dušikov monoksid se polako pretvara u dioksid kroz složene fotokemijske reakcije. U pojednostavljenom obliku svode se na reakciju

NO + 1 / 2 O 2  NO 2

Dakle, ispušni plinovi termoenergetike uključuju CO 2, CO, H 2 O (para), SO 2 (rjeđe SO 3), NO, NO 2 i druge tvari čiji ulazak u zrak uzrokuje veliku štetu sve komponente biosfere.

Kotlovsko postrojenje . Kotlovska instalacija - skup uređaja za proizvodnju vodene pare pod pritiskom. Kotlovska instalacija sastoji se od ložišta u kojem se izgara organsko gorivo, komore za izgaranje kroz koju produkti izgaranja prolaze u dimnjak i parnog kotla u kojem vrije voda. Dio kotla koji tijekom zagrijavanja dolazi u dodir s plamenom naziva se ogrjevna površina. Učinak kotla mjeri se količinom vode koju može ispariti unutar 1 sata pri određenoj temperaturi i tlaku.

Kotlovnica proizvodi visokotlačnu paru koja odlazi u parnu turbinu – glavni stroj termoelektrane. U turbini se para širi, tlak joj pada, a latentna energija se pretvara u mehaničku. Parna turbina pokreće generator koji proizvodi električnu struju.

Princip rada. Shema termoelektrane prikazana je na slici D.1.

Slika D.1.  Shema termoelektrane

Napojna voda pod visokim pritiskom, gorivo i atmosferski zrak za izgaranje dovode se u kotao pomoću napojne pumpe. U ložištu kotla odvija se proces izgaranja - kemijska energija goriva pretvara se u toplinsku i radijacijsku energiju. Napojna voda teče kroz sustav cijevi koji se nalazi unutar kotla. Gorivo koje gori je snažan izvor topline, koja se prenosi na napojnu vodu, koja se zagrijava do točke vrenja i isparava. Nastala se para u istom kotlu pregrijava iznad vrelišta, na približno 540 °C uz tlak od 13–24 MPa, te se kroz jedan ili više cjevovoda dovodi u parnu turbinu.

Parna turbina, električni generator i pobudnik čine cijelu turbinsku jedinicu. U parnoj turbini para ekspandira do vrlo niskog tlaka (oko 20 puta manjeg od atmosferskog), a potencijalna energija komprimirane i zagrijane pare pretvara se u kinetičku energiju vrtnje rotora turbine. Turbina pokreće električni generator, koji kinetičku energiju vrtnje rotora generatora pretvara u električnu struju. Električni generator se sastoji od statora, u čijim se električnim namotima stvara struja, i rotora, koji je rotirajući elektromagnet kojeg pokreće pobudnik.

Kondenzator služi za kondenzaciju pare koja dolazi iz turbine i stvaranje dubokog vakuuma, zbog čega se para širi u turbini. Na izlazu iz turbine stvara podtlak, pa se para, ulazeći pod visokim tlakom u turbinu, kreće prema kondenzatoru i širi se, čime se njezina potencijalna energija pretvara u mehanički rad.

Agregati termoelektrane proizvode veliku količinu topline, a za njihovo hlađenje koriste se razne tekućine. U termoelektranama se na putu rashladne tekućine ugrađuje izmjenjivač topline u kojem rashladna tekućina motora najveći dio svoje topline predaje drugoj tekućini - rashladnoj tekućini. Kao rashladno sredstvo obično se koristi voda, čije prisilno kretanje kroz sustav grijanja osiguravaju cirkulacijske pumpe. Ugradnja izmjenjivača topline više nego udvostručuje ukupnu učinkovitost termoelektrane u usporedbi s klasičnom elektranom istog kapaciteta - stupanj iskorištenja energije doseže 90%. U jednostavnoj elektrani, bez korištenja topline, samo 22-43% energije se koristi za proizvodnju električne energije, ostalo su gubici.

Gubljenje . Ispuštanje dimnih plinova u atmosferu najopasniji je utjecaj termoelektrane na okoliš.

Obrazovanje čestice (dim) tijekom izgaranja ovisi o sadržaju krutih negorivih materijala u gorivu i o potpunosti izgaranja ugljika. U dimu kotlovnica koje rade pod preopterećenjem (s nepotpunim izgaranjem goriva u njima) nalaze se neizgorene čestice ugljika i anorganske tvari. Naprotiv, peći na ugljen, posebno kada je raspršen, proizvode značajnu količinu dima. Čestice koje se emitiraju u atmosferu izgaranjem ugljena u termoelektranama nazivaju se leteći pepeo.

Za sakupljanje pepela iz dimnih plinova iza ventilatora s puhanjem ugrađuju se filtri raznih vrsta (cikloni, skruberi, elektrofilteri, vrećasti filtri) koji zadržavaju 90-99% krutih čestica. Međutim, nisu prikladni za čišćenje dima od štetnih plinova. U inozemstvu, a odnedavno iu domaćim elektranama (uključujući plinsko-uljne elektrane) ugrađuju se sustavi za odsumporavanje plinova vapnom ili vapnencem (tzv. deSOx) i katalitičku redukciju dušikovih oksida amonijakom (deNOx). Pročišćeni dimni plin ispušta se dimnjakom u dimnjak čija se visina određuje iz uvjeta disperzije

Dodatna toplina tijekom rada termoelektrane može se dobiti iskorištavanjem topline ispušnih plinova, jer njihova temperatura na izlazu iz motora doseže 500 - 600 °C. Za korištenje ove topline na ispušnu cijev ugrađen je dodatni izmjenjivač topline u koji se voda dovodi iz prvog izmjenjivača topline. U ovom slučaju moguće je ne samo koristiti više topline - temperatura ispušnih plinova pada na ~120 °C, već i značajno povećati temperaturu rashladnog sredstva.

Osim emisija u atmosferu, potrebno je uzeti u obzir da na mjestima gdje je koncentriran otpad iz termoelektrana dolazi do značajnog povećanja pozadinskog zračenja, što može dovesti do doza iznad maksimalno dopuštenih. Dio prirodne aktivnosti ugljena koncentriran je u pepelu koji se nakuplja u ogromnim količinama u elektranama. Radioaktivni elementi i produkti njihovog raspada nalaze se u letećem pepelu termoelektrana. Razlog je taj što obični ugljen sadrži radioaktivni izotop ugljika C-14, nečistoće kalija-40, urana-238, torija-232 i njihove produkte raspada, od kojih se specifična aktivnost kreće od nekoliko jedinica do nekoliko stotina Bq/kg. . Tijekom rada termoelektrana ovi radionuklidi zajedno s letećim pepelom i ostalim produktima izgaranja dospijevaju u prizemni sloj atmosfere, tla i vode. Količina ispuštenih radionuklida u atmosferu ovisi o sadržaju pepela u ugljenu i učinkovitosti čišćenja filtara uređaja za izgaranje. Kogeneracijska postrojenja različitih tipova emitiraju od 1 do 20% ukupne količine proizvedenog pepela u atmosferu.

Kruti otpad iz termoelektrana - pepeo i troska - po sastavu je blizak metalurškoj troski. Njihova proizvodnja trenutno iznosi oko 70 milijuna tona godišnje, a otprilike polovica tog otpada je pepeo od izgaranja ugljena. Stupanj korištenja otpada od pepela i troske ne prelazi 1,5-2%. Po kemijskom sastavu ovaj otpad se sastoji od 80 - 90% SiO 2, A1 2 O 3, FeO, Fe 2 O 3, CaO, MgO sa značajnim oscilacijama u njihovom sadržaju. Osim toga, ovaj otpad uključuje ostatke neizgorjelih čestica goriva (0,5-20%), spojeve titana, vanadija, germanija, galija, sumpora i urana. Kemijski sastav i svojstva otpada od pepela i troske određuju glavne smjerove njegove uporabe.

Najveći dio iskorištenog dijela troske i pepela služi kao sirovina za proizvodnju građevinskog materijala. Tako se pepeo termoelektrana koristi za proizvodnju umjetnih poroznih punila - pepela i agloporitnog šljunka. Istodobno, za proizvodnju agloporitnog šljunka koristi se pepeo koji ne sadrži više od 5-10% zapaljivih tvari, a za proizvodnju pepelnog šljunka sadržaj zapaljivih tvari u pepelu ne smije biti veći od 3%. Pečenje sirovog granulata u proizvodnji agloporitnog šljunka provodi se na rešetkama strojeva za sinteriranje, au proizvodnji pepelnog šljunka - u rotacijskim pećima. Također je moguće koristiti pepeo termoelektrane za proizvodnju šljunka od ekspandirane gline.

Pepeo i troska od izgaranja mrkog i kamenog ugljena, treseta i škriljevca, koji ne sadrže više od 5% neizgorjelih čestica goriva, mogu se široko koristiti za proizvodnju vapneno-pješčanih opeka kao vezivo ako sadrže najmanje 20% CaO ili kao silikatno punilo, ako ne sadrže više od 5% CaO. Pepeo s visokim sadržajem čestica ugljena uspješno se koristi za proizvodnju glinene (crvene) opeke. Pepeo u ovom slučaju igra ulogu i otpada i aditiva za gorivo. Sadržaj unesenog pepela ovisi o vrsti gline koja se koristi i iznosi 15-50%, au nekim slučajevima može doseći i 80%.

Kiseli otpad od pepela i troske, kao i bazni otpad s udjelom slobodnog vapna ≤10%, koristi se kao aktivni mineralni dodatak u proizvodnji cementa. Sadržaj zapaljivih tvari u takvim aditivima ne smije biti veći od 5%. Isti se otpad može koristiti kao hidraulički dodatak (10-15%) cementu. Pepeo s udjelom slobodnog CaO ne više od 2-3% koristi se za zamjenu dijela cementa u procesu pripreme raznih betona. U proizvodnji autoklaviranog celularnog betona kao vezivna komponenta koristi se pepeo od škriljca koji sadrži ^14% slobodnog CaO, a kao silikatna komponenta koristi se pepeo od izgaranja ugljena sa sadržajem zapaljivog materijala od 3-5%. Korištenje otpada od pepela i troske u ovim područjima nije samo ekonomski isplativo, već također poboljšava kvalitetu odgovarajućih proizvoda.

Otpad od pepela i šljake koristi se u cestogradnji. Služe kao dobra sirovina za proizvodnju proizvoda od mineralne vune. Visoki sadržaj CaO u pepelu škriljevca i treseta omogućuje njegovu upotrebu za smanjenje kiselosti - kalcifikaciju tla. Biljni pepeo naširoko se koristi u poljoprivredi kao gnojivo zbog značajnog sadržaja kalija i fosfora, kao i drugih makro i mikroelemenata potrebnih biljkama. Određene vrste otpada od pepela i troske koriste se kao sredstva za pročišćavanje otpadnih voda.

U nekim slučajevima koncentracije metala u pepelu su takve da njihova ekstrakcija postaje ekonomski isplativa. Koncentracija Sr, V, Zn, Ge doseže 10 kg po 1 toni pepela. Sadržaj urana u pepelu smeđeg ugljena nekih naslaga može doseći 1 kg/t. U uljnom pepelu sadržaj U2O5 u nekim slučajevima doseže 65%, osim toga, Mo i Ni su prisutni u značajnim količinama. S tim u vezi, vađenje metala je još jedan smjer prerade takvog otpada. Rijetki elementi i elementi u tragovima (na primjer, Ge i Ga) trenutno se ekstrahiraju iz pepela nekih ugljena.

Međutim, usprkos dostupnosti razvijenih procesa za recikliranje pepela i šljake, razina njihove upotrebe i dalje je niska. S druge strane, suvremeno tehnološko korištenje energije goriva (u usporedbi, primjerice, s njezinim korištenjem u snažnim termoelektranama) je neučinkovito. U rješavanju pitanja zaštite okoliša, posebice od štetnog djelovanja krutog i plinovitog otpada, termoelektrane idu putem integrirane energetske tehnologije korištenja goriva. Kombinacija velikih industrijskih postrojenja za proizvodnju metala i drugih tehničkih proizvoda (osobito kemikalija), kao i procesnih plinova sa snažnim termoelektranskim pećima omogućit će potpuno iskorištavanje organskih i mineralnih dijelova goriva, povećati stupanj iskorištenja topline i oštro smanjiti potrošnju goriva.

Određeni napredak prema integriranoj uporabi goriva već je postignut. Tako je u našoj zemlji razvijena i implementirana originalna tehnologija višestupanjskog izgaranja loživih ulja s visokim sadržajem sumpora, prema kojoj se najprije provodi nepotpuno izgaranje - rasplinjavanje goriva. Dobiveni plin se hladi, pročišćava od spojeva sumpora i pepela i dovodi u komoru za izgaranje elektrane ili u ložište parnog kotla. Toplina koja se oslobađa pri hlađenju plina služi za proizvodnju pare visoke temperature. Spojevi sumpora šalju se u proizvodnju sumporne kiseline ili elementarnog sumpora. Iz pepela se izoliraju vanadij, nikal i drugi metali.

Utjecaj termoelektrana na okoliš.

Atmosfera . Pri izgaranju goriva troši se velika količina kisika, a oslobađa se i znatna količina produkata izgaranja, poput letećeg pepela, plinovitih oksida ugljika, sumpora i dušika, od kojih neki imaju visoku kemijsku aktivnost, te radioaktivnih elemenata sadržanih u izvorno gorivo. Također se oslobađaju velike količine teških metala, uključujući živu i olovo.

Međutim, danas, zahvaljujući optimalnom načinu pretvorbe energije i korištenju katalizatorske opreme, suvremene termoelektrane karakteriziraju niske emisije štetnih tvari u atmosferu.

Tlo . Odlaganje velikih masa pepela zahtijeva dosta prostora. Ta se onečišćenja smanjuju korištenjem pepela i troske kao građevinskog materijala.

Emisije letećeg pepela mogu zagaditi tlo u krugu od nekoliko desetaka kilometara od termoelektrana. Oko suvremene termoelektrane s dobrim sustavom pročišćavanja plina radioaktivna kontaminacija tla je zanemariva.

Hidrosfera. Sustavom tehničke vode opskrbljuje se velikom količinom hladne vode za hlađenje kondenzatora turbine. Sustavi se dijele na izravne, cirkulacijske i mješovite. U jednokratnim sustavima voda se pumpa iz prirodnog izvora (obično rijeke) i ispušta natrag nakon prolaska kroz kondenzator. Istovremeno se voda zagrijava za oko 8-12 °C, što u nekim slučajevima mijenja biološko stanje akumulacija. U recirkulacijskim sustavima voda cirkulira pod utjecajem cirkulacijskih pumpi i hladi se zrakom. Hlađenje se može provoditi na površini rashladnih rezervoara ili u umjetnim građevinama: bazenima za prskanje ili rashladnim tornjevima.

Sustav kemijske obrade vode osigurava kemijsko pročišćavanje i duboko odsoljavanje vode koja ulazi u parne kotlove i parne turbine kako bi se izbjegle naslage na unutarnjim površinama opreme. Osim toga, u termoelektranama se stvaraju višestupanjski sustavi za pročišćavanje otpadnih voda onečišćenih naftnim derivatima, uljima, vodom za pranje i ispiranje opreme, olujnim i otopljenim otjecanjem.

Toplinsko onečišćenje vode nastaje kada se koristi otvoreno hlađenje. Koje mogu biti ekološke posljedice toplinskog onečišćenja za vodene organizme? Prvo, bilo je slučajeva uginuća ribe, iako je to relativno rijetka pojava. Drugo, temperatura može utjecati na reproduktivne funkcije vodenih organizama. Na primjer, odrasle pastrva mogu preživjeti u toploj vodi, ali se neće razmnožavati. Pod utjecajem porasta temperatura ranije se pojavljuju neki kukci koji potom ugibaju jer im u ovo doba godine nedostaje hrane. To znači da kasnije neće biti dovoljno hrane za one koji se hrane ovim kukcima itd. Može doći do promjena u ponašanju riba pod utjecajem toplinskog šoka, što omogućuje grabežljivcima da ih lako zgrabe. Osim toga, ribe pogođene toplinskim šokom bit će osjetljivije na bolesti. Dugoročno, neki od navedenih učinaka mogu biti jednako razorni za stanovništvo poput izravne smrti od pregrijavanja vode.

Temperatura može utjecati na strukturu cijele vodene zajednice. Dotok viška topline pojednostavljuje vodene ekosustave, a broj različitih vrsta smanjuje se. Najopasniji toplinski utjecaji na ekosustave dolaze od elektrana smještenih u toplijim klimatskim područjima, budući da su organizmi izloženi temperaturnim uvjetima koji su blizu njihove gornje temperaturne granice preživljavanja.

Prednosti i nedostaci termoelektrana.

U termoelektranama ljudi dobivaju gotovo svu potrebnu energiju na planetu. Ljudi su naučili primati električnu struju na drugačiji način, ali još uvijek ne prihvaćaju alternativne mogućnosti. Čak i ako im je neisplativo koristiti gorivo, oni ga ne odbijaju.

U čemu je tajna termoelektrana?

Termoelektrane Nije slučajno da ostaju neizostavni. Njihova turbina proizvodi energiju na najjednostavniji način, izgaranjem. Zbog toga je moguće minimizirati troškove izgradnje, koji se smatraju potpuno opravdanim. Takvih objekata ima u svim zemljama svijeta, pa se ne treba čuditi raširenosti.

Princip rada termoelektrana izgrađen na sagorijevanju ogromnih količina goriva. Kao rezultat toga, pojavljuje se električna energija, koja se prvo akumulira, a zatim distribuira u određene regije. Obrasci termoelektrana ostaju gotovo konstantni.

Koje se gorivo koristi na postaji?

Svaka stanica koristi zasebno gorivo. Posebno je isporučen tako da tijek rada nije poremećen. Ova točka ostaje jedna od problematičnih jer nastaju troškovi prijevoza. Koje vrste opreme koristi?

• Ugljen;
• Nafta iz škriljaca;
• Treset;
• Lož ulje;
• Prirodni gas.

Toplinski krugovi termoelektrana izgrađeni su na određenu vrstu goriva. Štoviše, napravljene su manje izmjene kako bi se osigurala maksimalna učinkovitost. Ako se ne izvrše, glavna potrošnja bit će prevelika, a time i nastala električna struja neće biti opravdana.

Vrste termoelektrana

Vrste termoelektrana važno su pitanje. Odgovor na njega će vam reći kako se pojavljuje potrebna energija. Danas se postupno provode ozbiljne promjene, gdje će alternativne vrste biti glavni izvor, ali do sada njihova upotreba ostaje neprikladna.

1. kondenzacijski (IES);
2. Kombinirana toplinska i elektrana (CHP);
3. Državne elektrane (GRES).

Termoelektrana će zahtijevati detaljan opis. Vrste su različite, tako da će samo razmatranje objasniti zašto se provodi izgradnja takve ljestvice.

kondenzacijski (IES)

Vrste termoelektrana počinju kondenzacijskim. Takve termoelektrane služe isključivo za proizvodnju električne energije. Najčešće se nakuplja bez odmah širenja. Metoda kondenzacije osigurava maksimalnu učinkovitost, pa se slični principi smatraju optimalnim. Danas u svim zemljama postoje odvojena velika postrojenja koja opskrbljuju golema područja.

Postupno se pojavljuju nuklearne elektrane koje zamjenjuju tradicionalno gorivo. Samo zamjena ostaje skup i dugotrajan proces, jer se rad na fosilna goriva razlikuje od ostalih metoda. Štoviše, gašenje pojedine stanice nemoguće je jer u takvim situacijama cijele regije ostaju bez dragocjene električne energije.

Kombinirana toplinska i elektrana (CHP)

Kogeneracijska postrojenja koriste se za više namjena odjednom. Prvenstveno se koriste za proizvodnju dragocjene električne energije, ali izgaranje goriva također ostaje korisno za proizvodnju topline. Zbog toga se kogeneracijske elektrane i dalje koriste u praksi.

Državne regionalne elektrane

Općenito o suvremenim termoelektranama GRES nije zabilježen. Postupno ostaju u pozadini, gubeći svoju važnost. Iako državne elektrane ostaju korisne u smislu proizvodnje energije.

Različite vrste termoelektrana pružaju potporu golemim regijama, ali njihova je snaga ipak nedovoljna. Tijekom sovjetske ere izvedeni su veliki projekti koji se sada zatvaraju. Razlog je bila nenamjenska potrošnja goriva. Iako je njihova zamjena i dalje problematična, jer se prednosti i nedostaci suvremenih termoelektrana prvenstveno ističu u velikim količinama energije.

Koje elektrane su termoelektrane? Njihov princip se temelji na izgaranju goriva. I dalje su nezamjenjivi, iako se aktivno provode izračuni za ekvivalentnu zamjenu. Termoelektrane i dalje u praksi dokazuju svoje prednosti i nedostatke. Zbog čega njihov rad ostaje neophodan.

Što je to i koji su principi rada termoelektrana? Opća definicija takvih objekata zvuči otprilike ovako - to su elektrane koje prerađuju prirodnu energiju u električnu energiju. U te svrhe koristi se i gorivo prirodnog podrijetla.

Princip rada termoelektrana. Kratki opis

Danas je upravo na takvim objektima najraširenije izgaranje pri čemu se oslobađa toplinska energija. Zadaća termoelektrana je korištenje te energije za proizvodnju električne energije.

Princip rada termoelektrana nije samo proizvodnja nego i proizvodnja toplinske energije, koja se također isporučuje potrošačima u obliku npr. tople vode. Osim toga, ovi energetski objekti proizvode oko 76% ukupne električne energije. Ova raširena uporaba je zbog činjenice da je dostupnost fosilnih goriva za rad stanice prilično velika. Drugi razlog bio je taj što je transport goriva od mjesta njegovog vađenja do same stanice prilično jednostavan i racionalan posao. Princip rada termoenergetskih postrojenja koncipiran je na način da je moguće iskoristiti otpadnu toplinu radnog fluida za njegovu sekundarnu opskrbu potrošača.

Razdvajanje stanica po vrsti

Važno je napomenuti da se toplinske stanice mogu podijeliti u vrste ovisno o vrsti topline koju proizvode. Ako je princip rada termoelektrane samo proizvodnja električne energije (odnosno ne isporuka toplinske energije potrošaču), onda se ona naziva kondenzacijska elektrana (KES).

Objekti namijenjeni proizvodnji električne energije, opskrbi parom, kao i opskrbi potrošača toplom vodom, umjesto kondenzacijskih imaju parne turbine. Također u takvim elementima stanice nalazi se srednja ekstrakcija pare ili uređaj za povratni tlak. Glavna prednost i princip rada ovog tipa termoelektrane (CHP) je da se otpadna para također koristi kao izvor topline i isporučuje potrošačima. Time se smanjuju gubici topline i količina rashladne vode.

Osnovni principi rada termoenergetskih postrojenja

Prije nego što prijeđemo na razmatranje samog principa rada, potrebno je razumjeti o kakvoj stanici govorimo. Standardni dizajn takvih objekata uključuje sustav kao što je srednje pregrijavanje pare. To je neophodno jer će toplinska učinkovitost kruga s međupregrijavanjem biti veća nego u sustavu bez njega. Jednostavnim riječima, princip rada termoelektrane s takvom shemom bit će puno učinkovitiji s istim početnim i završnim specificiranim parametrima nego bez njega. Iz svega ovoga možemo zaključiti da je osnova rada stanice organsko gorivo i zagrijani zrak.

Shema rada

Princip rada termoelektrane konstruiran je na sljedeći način. Gorivo, kao i oksidans, čiju ulogu najčešće ima zagrijani zrak, dovodi se kontinuiranim protokom u ložište kotla. Tvari kao što su ugljen, nafta, loživo ulje, plin, škriljevac i treset mogu djelovati kao gorivo. Ako govorimo o najčešćem gorivu na području Ruske Federacije, to je ugljena prašina. Nadalje, princip rada termoelektrana konstruiran je na način da toplina nastala izgaranjem goriva zagrijava vodu u parnom kotlu. Kao rezultat zagrijavanja, tekućina se pretvara u zasićenu paru, koja ulazi u parnu turbinu kroz izlaz pare. Glavna svrha ovog uređaja na stanici je pretvaranje energije ulazne pare u mehaničku energiju.

Svi elementi turbine koji se mogu kretati usko su povezani s osovinom, zbog čega se okreću kao jedan mehanizam. Da bi se vratilo okretalo, parna turbina prenosi kinetičku energiju pare na rotor.

Strojarski dio stanice

Dizajn i princip rada termoelektrane u svom strojarskom dijelu povezan je s radom rotora. Para koja dolazi iz turbine ima vrlo visok tlak i temperaturu. Zbog toga se stvara velika unutarnja energija pare koja iz kotla teče u mlaznice turbine. Mlazovi pare, prolazeći kroz mlaznicu u kontinuiranom toku, velikom brzinom, koja je često čak i veća od brzine zvuka, djeluju na lopatice turbine. Ovi elementi su čvrsto pričvršćeni na disk, koji je zauzvrat usko povezan s osovinom. U tom se trenutku mehanička energija pare pretvara u mehaničku energiju rotora turbina. Ako preciznije govorimo o principu rada termoelektrana, onda mehanički utjecaj utječe na rotor turbogeneratora. To je zbog činjenice da su osovina konvencionalnog rotora i generatora međusobno čvrsto spojeni. A tu je i prilično dobro poznat, jednostavan i razumljiv proces pretvaranja mehaničke energije u električnu energiju u uređaju kao što je generator.

Kretanje pare nakon rotora

Nakon što vodena para prođe turbinu, njen tlak i temperatura značajno padaju, te ona ulazi u sljedeći dio stanice – kondenzator. Unutar ovog elementa, para se pretvara natrag u tekućinu. Za obavljanje ovog zadatka unutar kondenzatora se nalazi rashladna voda, koja se tamo dovodi kroz cijevi koje prolaze unutar stijenki uređaja. Nakon što se para ponovno pretvori u vodu, ispumpava se pumpom kondenzata i ulazi u sljedeći odjeljak - odzračivač. Također je važno napomenuti da dizana voda prolazi kroz regenerativne grijače.

Glavni zadatak odzračivača je uklanjanje plinova iz ulazne vode. Istodobno s operacijom čišćenja, tekućina se zagrijava na isti način kao kod regenerativnih grijača. U tu svrhu koristi se toplina pare koja se uzima od onoga što ulazi u turbinu. Glavna svrha postupka odzračivanja je smanjiti sadržaj kisika i ugljičnog dioksida u tekućini na prihvatljive vrijednosti. To pomaže smanjiti stopu korozije na putevima kroz koje se dovode voda i para.

Stanice za ugljen

Postoji velika ovisnost principa rada termoelektrana o vrsti goriva koje se koristi. S tehnološkog gledišta, najteža tvar za implementaciju je ugljen. Unatoč tome, sirovine su glavni izvor energije u takvim postrojenjima, čiji broj iznosi oko 30% ukupnog udjela stanica. Osim toga, planira se povećati broj takvih objekata. Također je vrijedno napomenuti da je broj funkcionalnih odjeljaka potrebnih za rad stanice puno veći nego kod drugih tipova.

Kako termoelektrane rade na ugljen?

Kako bi postaja radila kontinuirano, željezničkim se tračnicama stalno dovozi ugljen koji se istovaruje posebnim uređajima za istovar. Zatim postoje elementi poput onih preko kojih se istovareni ugljen doprema u skladište. Zatim gorivo ulazi u postrojenje za drobljenje. Ako je potrebno, moguće je zaobići proces isporuke ugljena u skladište i prenijeti ga izravno u drobilice iz uređaja za istovar. Nakon prolaska ove faze, zdrobljene sirovine ulaze u bunker sirovog ugljena. Sljedeći korak je dopremanje materijala kroz dodavače u mlinove ugljenog praha. Zatim se ugljena prašina, koristeći metodu pneumatskog transporta, dovodi u bunker za ugljenu prašinu. Na tom putu tvar zaobilazi elemente kao što su separator i ciklon, a iz spremnika već teče kroz dovode izravno do plamenika. Zrak koji prolazi kroz ciklon usisava se ventilatorom mlina i zatim dovodi u komoru za izgaranje kotla.

Nadalje, kretanje plina izgleda otprilike ovako. Hlapljiva tvar nastala u komori kotla za izgaranje prolazi sekvencijalno kroz takve uređaje kao što su plinski kanali kotlovskog postrojenja, zatim, ako se koristi sustav ponovnog zagrijavanja pare, plin se dovodi u primarni i sekundarni pregrijač. U ovom odjeljku, kao iu ekonomizatoru vode, plin predaje svoju toplinu za zagrijavanje radnog fluida. Zatim se ugrađuje element koji se naziva pregrijač zraka. Ovdje se toplinska energija plina koristi za zagrijavanje ulaznog zraka. Nakon prolaska kroz sve te elemente, hlapljiva tvar prelazi u sakupljač pepela, gdje se čisti od pepela. Nakon toga dimne pumpe izvlače plin i ispuštaju ga u atmosferu pomoću plinske cijevi.

Termoelektrane i nuklearne elektrane

Često se postavlja pitanje što je zajedničko termoelektranama i postoje li sličnosti u principima rada termoelektrana i nuklearnih elektrana.

Ako govorimo o njihovim sličnostima, postoji ih nekoliko. Prvo, obje su građene na način da za svoj rad koriste prirodni resurs koji je fosilan i izlučen. Osim toga, može se primijetiti da su oba objekta usmjerena na proizvodnju ne samo električne energije, već i toplinske energije. Sličnosti u principima rada su iu činjenici da termoelektrane i nuklearne elektrane imaju turbine i generatore pare uključene u proces rada. Nadalje, postoje samo neke razlike. To uključuje činjenicu da je, primjerice, cijena izgradnje i električne energije dobivene iz termoelektrana puno niža nego iz nuklearnih elektrana. No, s druge strane, nuklearne elektrane ne zagađuju atmosferu sve dok se otpad pravilno zbrinjava i ne dolazi do nezgoda. Dok termoelektrane zbog svog principa rada konstantno ispuštaju štetne tvari u atmosferu.

Tu leži glavna razlika u radu nuklearnih elektrana i termoelektrana. Ako se u termoelektranama toplinska energija izgaranja goriva najčešće prenosi u vodu ili pretvara u paru, onda se u nuklearnim elektranama energija uzima iz fisije atoma urana. Dobivena energija koristi se za zagrijavanje raznih tvari, a voda se ovdje koristi vrlo rijetko. Osim toga, sve tvari nalaze se u zatvorenim, zapečaćenim krugovima.

Gradsko grijanje

U nekim termoelektranama njihov dizajn može uključivati ​​sustav koji upravlja grijanjem same elektrane, kao i susjednog naselja, ako ga ima. Do mrežnih grijača ove instalacije para se odvodi iz turbine, a postoji i poseban vod za odvođenje kondenzata. Dovod i odvod vode vrši se posebnim cjevovodnim sustavom. Električna energija koja će se na taj način generirati oduzima se od električnog generatora i prenosi do potrošača, prolazeći kroz transformatore za povećanje.

Osnovna oprema

Ako govorimo o glavnim elementima koji rade u termoelektranama, to su kotlovnice, kao i turbinske jedinice uparene s električnim generatorom i kondenzatorom. Glavna razlika između glavne opreme i dodatne opreme je u tome što ima standardne parametre u smislu svoje snage, produktivnosti, parametara pare, kao i napona i struje itd. Također se može primijetiti da je vrsta i broj glavnih elemenata biraju se ovisno o tome koliko snage treba dobiti iz jedne termoelektrane, kao io načinu rada. Za detaljnije razumijevanje ove problematike može pomoći animacija principa rada termoelektrana.

Sažetak o disciplini "Uvod u režiju"

Ispunio student Mikhailov D.A.

Novosibirsko državno tehničko sveučilište

Novosibirsk, 2008

Uvod

Električna elektrana je elektrana koja služi za pretvaranje prirodne energije u električnu energiju. Vrsta elektrane određena je prvenstveno vrstom prirodnog energenta. Najrasprostranjenije su termoelektrane (TE) koje koriste toplinsku energiju oslobođenu izgaranjem fosilnih goriva (ugljen, nafta, plin i dr.). Termoelektrane proizvode oko 76% električne energije proizvedene na našem planetu. To je zbog prisutnosti fosilnih goriva u gotovo svim područjima našeg planeta; mogućnost transporta organskog goriva od mjesta ekstrakcije do elektrane koja se nalazi u blizini potrošača energije; tehnički napredak u termoelektranama, osiguravanje izgradnje termoelektrana velike snage; mogućnost iskorištavanja otpadne topline radnog fluida i opskrbe potrošača, osim električnom energijom, i toplinskom energijom (s parom ili toplom vodom) itd. Termoelektrane namijenjene samo za proizvodnju električne energije nazivaju se kondenzacijske elektrane (KPE). Elektrane namijenjene kombiniranoj proizvodnji električne energije i opskrbi potrošača toplinskom energijom parom i toplom vodom imaju parne turbine s međuoduzimanjem pare ili s protutlakom. U takvim instalacijama se toplina otpadne pare djelomično ili čak potpuno koristi za opskrbu toplinom, čime se smanjuju toplinski gubici s rashladnom vodom. Međutim, udio energije pare pretvorene u električnu energiju, s istim početnim parametrima, u postrojenjima s toplinskim turbinama manji je nego u postrojenjima s kondenzacijskim turbinama. Termoelektrane, u kojima se otpadna para, uz proizvodnju električne energije, koristi za opskrbu toplinom, nazivamo kombiniranim toplinskim i elektranama (CHP).

Slika 1 prikazuje tipični toplinski dijagram kondenzacijske jedinice koja radi na organsko gorivo.

Sl.1 Shematski toplinski dijagram termoelektrane

1 – parni kotao; 2 – turbina; 3 – električni generator; 4 – kondenzator; 5 – pumpa kondenzata; 6 – niskotlačni grijači; 7 – odzračivač; 8 – napojna pumpa; 9 – visokotlačni grijači; 10 – drenažna pumpa.

Ovaj krug naziva se krug s međupregrijavanjem pare. Kao što je poznato iz kolegija termodinamike, toplinska učinkovitost takvog kruga s istim početnim i završnim parametrima i ispravnim izborom parametara međupregrijavanja veća je nego u krugu bez međupregrijavanja.

Razmotrimo principe rada termoelektrana. U ložište kotla (1) neprekidno dotječu gorivo i oksidans, koji je obično zagrijani zrak. Kao gorivo koristi se ugljen, treset, plin, uljni škriljevac ili loživo ulje. Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Zbog topline nastale izgaranjem goriva voda u parnom kotlu se zagrijava, isparava, a nastala zasićena para parovodom teče u parnu turbinu (2). Svrha mu je pretvaranje toplinske energije pare u mehaničku energiju.

Svi pokretni dijelovi turbine kruto su povezani s osovinom i rotiraju se s njom. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor na sljedeći način. U mlaznice (kanale) turbine iz kotla ulazi para visokog tlaka i temperature, koja ima veliku unutarnju energiju. Mlaz pare velikom brzinom, često većom od brzine zvuka, kontinuirano istječe iz mlaznica i ulazi u lopatice turbine postavljene na disk kruto povezan s osovinom. Pri tome se mehanička energija protoka pare pretvara u mehaničku energiju rotora turbine, točnije u mehaničku energiju rotora turbogeneratora, budući da su osovine turbine i elektrogeneratora (3) međusobno povezane. U električnom generatoru se mehanička energija pretvara u električnu.

Nakon parne turbine vodena para već pri niskom tlaku i temperaturi ulazi u kondenzator (4). Ovdje se para uz pomoć rashladne vode koja se pumpa kroz cijevi smještene unutar kondenzatora pretvara u vodu, koja se preko regenerativnih grijača (6) pumpom kondenzata (5) dovodi u odzračivač (7).

Deaerator se koristi za uklanjanje plinova otopljenih u vodi iz vode; pritom se u njemu, kao i u regenerativnim grijačima, napojna voda zagrijava parom, koja se za tu svrhu uzima s izlaza iz turbine. Odzračivanje se provodi kako bi se sadržaj kisika i ugljičnog dioksida u njemu doveo do prihvatljivih vrijednosti i time smanjio stupanj korozije u vodenim i parnim putovima.

Odzračena voda se dovodi u kotlovsko postrojenje napojnom pumpom (8) preko grijača (9). Kondenzat ogrjevne pare nastao u grijačima (9) kaskadno se propušta u odzračivač, a kondenzat ogrjevne pare grijača (6) dovodi odvodna pumpa (10) u cjevovod kroz koji kondenzat iz kondenzatora (4) struji.

Tehnički je najteža organizacija rada termoelektrana na ugljen. Istovremeno, udio takvih elektrana u domaćoj energetici je visok (~30%) i planira se povećati.

Tehnološka shema takve elektrane na ugljen prikazana je na sl. 2.

Slika 2. Tehnološka shema termoelektrane na ugljen u prahu

1 – željeznička kola; 2 – uređaji za istovar; 3 – skladište; 4 – trakasti transporteri; 5 – postrojenje za drobljenje; 6 – bunkeri sirovog ugljena; 7 – mlinovi ugljenog praha; 8 – separator; 9 – ciklon; 10 – bunker za ugljenu prašinu; 11 – hranilice; 12 – ventilator mlina; 13 – komora za izgaranje kotla; 14 – ventilator puhala; 15 – sakupljači pepela; 16 – odimljivači; 17 – dimnjak; 18 – niskotlačni grijači; 19 – visokotlačni grijači; 20 – odzračivač; 21 – napojne pumpe; 22 – turbina; 23 – kondenzator turbine; 24 – pumpa kondenzata; 25 – cirkulacijske pumpe; 26 – prihvatni bunar; 27 – otpadni bunar; 28 – kemijska radnja; 29 – mrežni grijači; 30 – cjevovod; 31 – vod za odvod kondenzata; 32 – električni sklopni uređaj; 33 – sabirne pumpe.

Gorivo se u željezničkim vagonima (1) dovodi do uređaja za istovar (2), odakle se trakastim transporterima (4) šalje u skladište (3), a iz skladišta gorivo se dovodi u postrojenje za drobljenje (5). Moguće je dobaviti gorivo u drobilnicu i izravno iz uređaja za istovar. Iz postrojenja za drobljenje gorivo teče u bunkere sirovog ugljena (6), a odatle kroz dodavače u mlinove ugljenog praha (7). Ugljena prašina se pneumatski transportira kroz separator (8) i ciklon (9) do spremnika ugljene prašine (10), a odatle dovodnicima (11) do plamenika. Zrak iz ciklona usisava se ventilatorom mlina (12) i dovodi u komoru za izgaranje kotla (13).

Plinovi koji nastaju izgaranjem u ložištu nakon izlaska iz njega prolaze sukcesivno kroz plinovode kotlovske instalacije, gdje se u pregrijaču pare (primarnom i sekundarnom, ako se provodi ciklus s međupregrijavanjem pare) i vodi ekonomizator odaju toplinu radnom fluidu, au grijaču zraka - dovode do parnog kotla u zrak. Potom se u kolektorima pepela (15) plinovi pročišćavaju od letećeg pepela i ispuštaju u atmosferu kroz dimnjak (17) pomoću dimnjaka (16).

Troska i pepeo koji padaju ispod komore za izgaranje, grijača zraka i kolektora pepela ispiru se vodom i kroz kanale otječu do pumpi za vreće (33), koje ih pumpaju u deponije pepela.

Zrak potreban za izgaranje dovodi se u grijače zraka parnog kotla pomoću puhala (14). Zrak se obično uzima s vrha kotlovnice i (za parne kotlove velikog kapaciteta) izvan kotlovnice.

Pregrijana para iz parnog kotla (13) ulazi u turbinu (22).

Kondenzat iz kondenzatora turbine (23) dovodi se kondenzatnim pumpama (24) preko niskotlačnih regenerativnih grijača (18) u odzračivač (20), a odatle napojnim pumpama (21) preko visokotlačnih grijača (19) u ekonomajzer kotla.

U ovoj se shemi gubici pare i kondenzata nadoknađuju kemijski demineraliziranom vodom, koja se dovodi u vod kondenzata iza kondenzatora turbine.

Rashladna voda dovodi se u kondenzator iz prihvatnog bunara (26) dovoda vode cirkulacijskim pumpama (25). Zagrijana voda se ispušta u otpadni zdenac (27) istog izvora na određenoj udaljenosti od mjesta zahvata, dovoljnoj da se zagrijana voda ne miješa s preuzetom vodom. U kemijskoj radionici (28) nalaze se uređaji za kemijsku obradu dopunske vode.

Sheme mogu predvidjeti malu instalaciju mrežnog grijanja za daljinsko grijanje elektrane i susjednog naselja. Para se dovodi do mrežnih grijača (29) ovog postrojenja iz turbinskih odvoda, a kondenzat se odvodi kroz cjevovod (31). Mrežna voda se dovodi do grijača i uklanja iz njega kroz cjevovode (30).

Proizvedena električna energija odvodi se od električnog generatora do vanjskih potrošača preko pojačanih električnih transformatora.

Za napajanje elektromotora, rasvjetnih uređaja i uređaja elektrane električnom energijom postoji pomoćni električni sklopni uređaj (32).

Zaključak

U sažetku su prikazani osnovni principi rada termoenergetskih postrojenja. Razmatran je toplinski dijagram elektrane na primjeru rada kondenzacijske elektrane, kao i tehnološki dijagram na primjeru termoelektrane na ugljen. Prikazani su tehnološki principi proizvodnje električne i toplinske energije.

Bibliografija

Sterman L.S. Termoelektrane i nuklearne elektrane: Udžbenik za sveučilišta / L.S. Sterman, V.M. Lavygin, S.G. Tišina. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 416 str.

Ryzhkin V.Ya. Termoelektrane: Udžbenik za visoka učilišta / Ured. V.Ya. Girshfeld. – M: Energoatomizdat, 1987. – 328 str.