Okrem toho, ak si preštudujete princíp činnosti, ako aj konštrukčné prvky takýchto parných generátorov, môžete sa ich pokúsiť implementovať vlastnými rukami pomocou určitých prostriedkov. O tejto možnosti sa však bude diskutovať o niečo neskôr.

Zariadenie a princíp činnosti

Podľa ich konštrukčných prvkov majú kotolne pomerne podobnú štruktúru. Zahŕňajú niekoľko pracovných uzlov, ktoré sa považujú za rozhodujúce - priamo seba a turbínu. Posledné dva komponenty tvoria kinetické spojenie medzi sebou a jednou z odrôd takýchto systémov je elektrický generátor parnej turbíny.

Ak sa pozriete globálnejšie, tak takéto inštalácie sú plnohodnotné tepelné elektrárne, aj keď menšie. Vďaka svojej práci dokážu zabezpečiť elektrinu nielen civilným zariadeniam, ale aj veľkým priemyselným sektorom.

Rovnaké parné elektrické generátory sa scvrkávajú na tieto hlavné body:

• Špeciálne zariadenie ohrieva vodu na optimálne hodnoty, pri ktorých sa odparuje a vytvára paru.
• Vzniknutá para vstupuje ďalej, na lopatky rotora parnej turbíny, čím sa samotný rotor uvádza do pohybu.
• V dôsledku toho získame najskôr kinetickú energiu premenenú z výslednej energie stlačenej pary. Potom sa kinetická energia premení na mechanickú energiu, čo vedie k spusteniu hriadeľa turbíny.

Rozhodujúci je elektrický generátor zahrnutý v návrhu takýchto parných zariadení. Je to spôsobené tým, že sú to generátory, ktoré premieňajú mechanickú energiu na elektrickú energiu.

Popis:

Stojí za to pripomenúť si prvé domáce parné stroje (pozri referenciu) v našom veku špičkových technológií? Bezpochyby. Parné stroje totiž v súčasnosti nachádzajú svoje uplatnenie aj v energetike.

Mini-CHP s parnými strojmi - realita XXI storočia

I. S. Trokhin, inžinier VIESSH z Ruskej poľnohospodárskej akadémie, lektor Národnej výskumnej jadrovej univerzity MOPC „MEPhI“

Stojí za to pripomenúť si prvé domáce parné stroje (pozri referenciu) v našom veku špičkových technológií? Bezpochyby. Parné stroje totiž v súčasnosti nachádzajú svoje uplatnenie aj v energetike.

V priemysle a bytových a komunálnych službách sa v poslednom čase presadzuje možnosť kombinovanej výroby elektrickej a tepelnej energie v parných minikogeneráciách (mini-KVET) (obr. 1), ktoré sa nachádzajú v tesnej blízkosti spotrebiteľa. čoraz viac uznávané.
Je to spôsobené neustálym rastom nákladov na elektrickú energiu, nárastom prípadov abnormálneho silného vetra a mrazov, čo vedie k zníženiu spoľahlivosti elektrického vedenia (prerušenia drôtu) centralizovaného napájania.

Kotolňa ako zdroj tepla a elektriny

Spotrebitelia s vlastnými kotolňami ich niekedy dopĺňajú elektrickými agregátmi (elektroagregáty) s parnými strojmi (zvyčajne turbínami) a elektrickými generátormi s výkonom od niekoľkých stoviek kilowattov až po niekoľko megawattov. Kotolne rekonštruované na minikogeneračné jednotky sa tak stávajú zdrojmi tepelnej aj elektrickej (obr. 1, trojfázové vedenie A-B-C) energie.

Na výrobu 1 MW (100 %) tepelnej energie je v závislosti od tepelného výkonu parnej kotolne potrebných 17–40 kW (1,7–4 %) elektriny. Absolútny tlak pary v kotloch povolený orgánmi Rostekhnadzor zvyčajne nepresahuje 0,7–1,0 MPa (ďalej len absolútny).

Priemyselní spotrebitelia alebo pre výmenníky tepla para-voda (kotly na výrobu horúcej vody) vyžadujú paru s nižším tlakom - 0,12–0,6 MPa. Preto sú generátorové agregáty s parnými turbínami zapojené paralelne s redukčnými zariadeniami alebo namiesto nich (obr. 1). Potom sa namiesto zbytočného škrtenia pary turbínami vykoná užitočná práca na pohon elektrických generátorov. Odpadová para sa v tomto prípade posiela do kotla, potom kondenzuje a kondenzát sa čerpá späť do kotla cez čistiaci systém.

Kotolňa sa tak stáva rentabilným zdrojom tepla a elektriny s vysokou účinnosťou spaľovania paliva (80–85 % a viac).

Ak spotrebiteľ nepotrebuje veľké množstvo tepla, ale napríklad iba teplú vodu v lete, potom je minikogenerácia vybavená aj absorpčnými chladiacimi strojmi pracujúcimi na paru odsávanú v turbíne. Takéto stroje zabezpečujú požadované chladenie vody, ktorá vstupuje do chladiaceho systému na klimatizáciu priestorov spotrebiteľa.

Pre celoročné neprerušované napájanie spotrebiteľov, vrátane zariadení mini-CHP (čerpadlá, odsávače dymu, osvetlenie, automatizačné systémy atď.), je nevyhnutná jeho nepretržitá prevádzka. To je možné napríklad vtedy, ak sa elektrina vyrába spolu s výrobou tepla potrebného na zásobovanie spotrebiteľov teplou vodou.

Na miestach existujúcich kotolní vznikajú aj minikogeneračné jednotky so zvýšeným tepelným výkonom. Napríklad zastarané kotly s tlakom nasýtenej pary 1,4 MPa sa nahrádzajú kotlami s tlakom prehriatej pary 4,0 MPa a teplotou 440 °C. Pri rovnakých rozmeroch kotlov sa elektrický výkon takejto mini-CHP stáva oveľa väčší.

Treba však venovať pozornosť typu parného stroja používaného v moderných mini-CHP 1 . Ide o nízkovýkonnú parnú turbínu, ktorá je zvyčajne jednostupňová, pretože pracuje pri nízkych tlakových spádoch. Rotor ako rotačná časť turbíny pozostáva z náboja, ktorý je namontovaný na hriadeli, a sústavy profilovaných lopatiek (lopatkový prstenec). Lopatky sú vyrobené zo špeciálnych zliatin a sú zodpovednými a drahými prvkami turbíny. Parné vrtuľové turbíny majú tiež profilovaný rotor, len typu Archimedova skrutka.

Od čias parných strojov bol piest jednoduchším a lacnejším pracovným telesom ako lopatka turbíny.

Porovnanie charakteristík elektrických agregátov s parnou turbínou a parným strojom

Niektoré konštrukcie parných strojov a motorov minulého storočia neboli také nedokonalé, ako sa verí. Predstavme si súpravu elektrického generátora s parným strojom alebo motorom a moderným elektrickým generátorom. Pretože parné stroje mali spravidla veľmi nízke otáčky hriadeľa (do 300 otáčok za minútu) a moderné elektrické generátory pracujú pri frekvenciách 1 000 - 3 000 otáčok za minútu, je pre imaginárnu inštaláciu potrebný aj multiplikátor.

Porovnajme takúto inštaláciu s modernou parnou turbínou. Urobme to správne: pri úmerných tlakoch a teplotách pary na vstupe do týchto motorov a úmerných protitlakoch pary na výstupe. Potom je zrejmé (tabuľka 1), že merná spotreba pary na jednotku vyrobenej elektriny, a teda aj účinnosť niektorých zariadení parného alebo parného stroja, je celkom úmerná mernej spotrebe pary v moderných turbínových zariadeniach, ktorých výkon je dokonca 5x väčší!

So zvýšením rýchlosti otáčania hriadeľa parného stroja alebo motora, ak sú ostatné veci rovnaké, dochádza k zvýšeniu účinnosti v dôsledku skrátenia trvania prívodu pary do valca a následne skrátenia času para sa dotýka stien valca, čo vedie k zníženiu tepelných strát v motore.

Moderné nemecké Spillingové parné stroje a české PM-VS majú pri otáčkach 750–1500 ot./min a výkonoch minimálne do 1200 kW spotrebu pary 2 1,3–1,5 krát menšiu ako parné turbíny, ktoré svoj výkon prevyšujú viac ako 5 krát! Pri rovnakom výkone ako turbíny sú parné stroje ešte efektívnejšie, pretože je jednoduchšie vyrobiť pokročilejšie mechanizmy distribúcie pary v relatívne väčšom motore.

Ruská inovácia

Ruskí špecialisti navrhli myšlienku: premeniť moderný piestový spaľovací motor (ICE) na parný stroj a prispôsobiť ho na prácu v mini-CHP. Keďže náklady na spaľovací motor sú nižšie ako náklady na parnú turbínu, potom s malými vylepšeniami v konštrukcii získame lacnejší hnací motor: parný stroj založený na sériovom spaľovacom motore.

Špecialisti spoločnej vedeckej skupiny 3 "Promteploenergetika", na čele s V.S. Dubininom, vedúcim výskumným pracovníkom oddelenia konštrukcie leteckých motorov Moskovského leteckého inštitútu, vyvíjajú parné piestové motory (SPR) - moderné jednotlakové parné motory. To znamená, že pri bežiacom motore para vstupujúca do valca vyvíja tlak na piest len ​​z jednej strany, ako pri pôvodnom spaľovacom motore.

V základnom spaľovacom motore sa v skutočnosti mení len mechanizmus na privádzanie paliva do plynovo-dynamického ventilu alebo cievkovej ventilovej jednotky na privádzanie a vypúšťanie pary (know-how). PPD môže pracovať v širokom rozsahu tlakov ostrej pary - od 0,5 do 4,0 MPa pri teplotách do 440 °C. Podľa frekvencie otáčania kľukového hriadeľa môže PPD vyvinúť až 3000 otáčok za minútu!

PPD má obehový mazací systém so „suchou“ nádržou, ako v spaľovacích motoroch dieselových lokomotív a dieselových elektrární. Pri takomto systéme sa olej vo všeobecnosti nezdržiava vo vnútorných dutinách motora, ale čerpá sa cez ne pod tlakom, čistí sa a potom sa opäť dostáva do motora.

V RPM pripojenom k ​​elektrickému generátoru je para privádzaná z kotla a odťah je vedený do výmenníka tepla para-voda (obr. 2, modré symboly). Riadenie PPD je zabezpečené signálmi z automatizovaného riadiaceho systému. Okrem jedného alebo viacerých PPD a elektrogenerátorov jednotka obsahuje: blok budenia, riadenia a ochrany BVUZ elektrického generátora, ktorý zase pozostáva z budiacich a riadiacich blokov BVU, ochrannej automatiky elektrocentrály. BZA, riadiaci systém BSU.

Na obr. 2 je znázornený variant elektrickej jednotky s asynchrónnym elektrickým generátorom, preto je pre jej činnosť budiaca jednotka BV vybavená kondenzátormi. Rozvádzač elektricky spája generátorový agregát so spotrebičmi elektriny. Prerušovaná čiara (obr. 2) znázorňuje elektrické pripojenia z iných generátorov v prípade viacmotorovej jednotky.

Parný stroj, na rozdiel od turbíny, môže vždy zabezpečiť priamy pohon elektrického generátora. Turbína na to zvyčajne vyžaduje prevodovku, pretože musí pracovať pri vysokých rýchlostiach, aby sa zabezpečil prijateľný prietok pary.

Parná turbína vyžaduje aj chladiaci systém, čo znamená dodatočnú spotrebu vody a energetické straty. PPD stačí izolovať, nie je však potrebné ho chladiť, pretože teplota v jeho valcoch je 5–6 krát nižšia ako teplota pôvodného spaľovacieho motora.

Zdroj pred generálnou opravou parných turbín (30 000 - 50 000 hodín) je určený najmä zdrojom lopatiek vyrobených z drahých zliatin a pre parné stroje (podľa viac ako 50 000 hodín) - oveľa väčším zdrojom lacnejších jednotiek ojnica a skupina piestov.

Parné stroje, podobne ako piestové parné stroje, sú vysoko spoľahlivé. A zdroj pred generálnou opravou otáčok môže byť vyšší ako u pôvodných spaľovacích motorov (30 000 – 100 000 hodín), pretože para počas prevádzky motora na rozdiel od horľavej zmesi nevybuchne, ale roztiahne sa a plynule tlačí na piest.

Údržba turbíny si vyžaduje vysokokvalifikovaný personál. Parné motory, ktoré sú svojím typom podobné spaľovacím motorom, môžu obsluhovať aj menej kvalifikovaní odborníci a ich opravu je možné vykonať priamo na mieste.

Aplikácia neprerušiteľného napájania

Aby sa generoval prúd s frekvenciou, v súlade s požiadavkami 4 GOST 13109–97 pre sieťovú elektrinu (v normálnom režime - 50 ± 0,2 Hz), musí fungovať elektráreň s parnou turbínou PTEA (obr. 2, červené symboly). s neprerušiteľným zdrojom napájania UPS alebo paralelne s centralizovanou sieťou napájania.

Elektrický agregát parnej turbíny vyrába elektrinu s pomerne hrubou stabilizáciou frekvencie striedavého napätia. Pomocou usmerňovača napätia ABH sa získa konštantné napätie. Potom AVI invertujúca jednotka vybavená vysoko stabilným frekvenčným hlavným oscilátorom zaisťuje premenu jednosmerného napätia na striedavé napätie s vysokou presnosťou stabilizácie frekvencie.

Akumulátorový blok AB slúži na krátkodobé záložné napájanie AVI v prípade poruchy turboelektrického agregátu alebo na dobu núdzového zapnutia zálohy.

Samostabilizácia otáčok hriadeľa motora

Všetky piestové motory, vrátane parných, majú vlastnosť samostabilizácie otáčok hriadeľa, čo sa o turbínach povedať nedá. Tento objav VS Dubinina je revolučný 5 . Jeho implementácia umožňuje udržiavať otáčky hriadeľa hnacieho stroja s takou presnosťou, že poháňaný elektrický generátor je schopný generovať elektrickú energiu s frekvenciou 50±0,2 Hz, ako to vyžadujú normy kvality elektrickej energie. Pre porovnanie, dieselové elektrárne dokážu vyrábať elektrinu s hrubšou presnosťou udržiavania frekvencie (v ustálenom stave - 50 ± 0,5 Hz).

Samostabilizácia sa vykonáva bez organizácie spätnej väzby počas pulzného prívodu alebo tvorby pracovnej tekutiny (pary) v pravidelných intervaloch. Takýto proces je v skutočnosti podobný činnosti únikového mechanizmu a kyvadla v mechanických hodinkách. V našom prípade ide o PPD so zdrojom pary a pulzným generátorom hlavného prívodu pary.

Názor na výhody parných piestových motorov oproti turbínam pre mini-CHP zdieľajú aj zahraniční odborníci. Takže v roku 2005 na Americkej rade pre energeticky efektívnu ekonomiku Michael Muller z Centra pre pokročilé energetické systémy na Rutgers University v USA vo svojej správe „Návrat parného stroja“ poznamenal, že malé parné piestové motory, na rozdiel od turbín fungujú spoľahlivo a hospodárne aj s mokrou parou a pri miernych otáčkach.

Napriek tomu je potrebné poznamenať, že veľká väčšina parných strojov je stále o niečo nižšia ako turbíny, pokiaľ ide o hmotnosť a celkové vlastnosti. Ako však ukazujú dlhoročné prevádzkové skúsenosti, najmä motory Spilling, tieto ukazovatele nie sú prvoradé, na pozadí množstva nepopierateľných výhod piestových motorov.

Prevybavenie kotolní na ohrev vody na parné minikogeneračné jednotky

Čo však robiť s teplovodnými kotlami? Ako ich možno premeniť na parné mini-CHP? Takéto kotolne je vhodné vybaviť prídavnými parnými kotlami s prenosom základnej časti tepelnej záťaže na ne alebo ich úplne nahradiť teplovodnými kotlami. Parné kotly sú drahšie ako teplovodné, no ich prevádzkové náklady sú nižšie a dokážu spoľahlivo pracovať aj s dlhším zdrojom.

Environmentálne otázky prevádzky mini-CHP

Environmentálne vlastnosti spaľovania paliva v moderných parných kotloch sú celkom dobré. Implementácia známej domácej technológie na spaľovanie tuhých palív (uhlie, odpad z prípravy uhlia, kaly, drevný a rastlinný odpad a pod.) vo vysokoteplotnom cirkulačnom fluidnom lôžku (úžitkový vzor patent RU 15772) umožňuje zabezpečiť prevádzka kotla s veľmi nízkymi emisiami do ovzdušia. Ekologický výkon kotlov s takýmito pecami spĺňa najprísnejšie požiadavky spoločnosti Rostekhnadzor.

Na záver treba poznamenať, že jednotky na výrobu elektriny s parnými strojmi sú najvhodnejšie pre ekologické solárne elektrárne (tabuľka 2), vrátane mini-CHP, v ktorých sa na výrobu pary používajú skôr kotly so solárnymi kolektormi ako pece. Ukazuje sa, že je to skutočne ekologická elektráreň fungujúca na slnku, vode a pare!

Môžeme teda vyvodiť nasledujúce závery:

• Mini-CHP s parným motorom sú energeticky účinnejšie ako parné turbíny. U nich je merná spotreba pary v elektrických blokoch na výrobu elektriny 1,3–1,5-krát nižšia ako v mini-CHP parných turbínach, najmä pri elektrických výkonoch do 1200 kW.
• zdroj pred generálnou opravou moderných parných strojov pre mini-CHP nie je prinajmenšom nižší ako pri parných turbínach lopatkového a skrutkového typu.

Literatúra

1. Burnosenko A. Yu Mini-CHP s parnými turbínami na zlepšenie účinnosti priemyselných vykurovacích kotlov. 2009. Číslo 1.
2. Mikro a maloobjemová KVET z biomasy (do 300 kWe). OPET RES-e NNE5/37/2002 // OPET Fínsko: http://web.archive.org/web/20070208002554/
   http://akseli.tekes.fi/opencms/opencms/OhjelmaPortaali/ohjelmat/DENSY/en/Documenttiarkisto/Viestinta_ja_aktivointi/Julkaisut/OPET-RES/TechnologyPaper2_chp_70404.pdf.
3. Dubinin V. S. Zabezpečenie nezávislosti dodávok elektriny a tepla v Rusku od elektrických sietí založených na piestových technológiách: monografia. M., 2009.
4. Shkarupa S. O. Použitie bodovej transformácie na analytický popis prechodného procesu v tepelnom motore diskrétneho pôsobenia // Dynamika zložitých systémov. 2010. Číslo 2.
5. Muller M.R. Návrat parného stroja // Letná štúdia ACEEE o energetickej účinnosti v priemysle. New York (USA). 19. – 22. júla 2005. http://quasiturbine.promci.qc.ca/Press/SteamMuller050721.pdf.

1 Historicky sa pojem „parný stroj“ používal na označenie všetkých konštrukcií motorov poháňaných parou. V literatúre sa niekedy mylne identifikuje parný stroj a parný stroj. Parný stroj je piestový parný stroj.

3 Skupina zahŕňa špecialistov z Moskovského leteckého inštitútu, Všeruského inštitútu pre elektrifikáciu poľnohospodárstva, Moskovského energetického inštitútu, Moskovského inštitútu pre energetickú bezpečnosť a úsporu energie a Kráľovskej vysokej školy vesmírneho inžinierstva a technológie.

4 Od roku 2013 sa namiesto GOST 13109-97 zavedie GOST R 54149-2010.

5 Všimnite si, že V.S. Dubinin vypracoval v 80. rokoch teóriu samostabilizácie len pre jednovalcový piestový motor a experimentálne ju potvrdil. A v roku 2009 mladý inžinier S. O. Shkarupa aplikoval túto teóriu na prípad viacvalcových piestových motorov, s ktorými sa človek musí v praxi vysporiadať.

Parný generátor je špecializované zariadenie určené na premenu kvapaliny, najčastejšie vody, na paru. Kvapalina sa zahrieva pri spaľovaní akéhokoľvek paliva: dreva, uhlia, ropy alebo zemného plynu.

Prechodom kvapaliny do plynného skupenstva vzniká tlak a následne expanzia, ktorú možno usmerniť a využiť ako zdroj energie.

Piesty poháňané parou boli nápomocné pri vývoji tovární, železničných lokomotív, parníkov a mnohých ďalších mechanických zariadení.

Jednou z prvých aplikácií priemyselného parného generátora v strojárstve bola parná lokomotíva. Do pece sa privádzalo palivo vo forme palivového dreva alebo uhlia. Výsledné teplo sa odvádzalo systémom potrubí, ktoré ohrievali vodu, ktorá bola uložená v špeciálnej nádrži.

Keď teplota dosiahla bod varu, energia vytvorená z pary potom poháňala piesty, ktoré otáčali kolesá parnej lokomotívy. Hlavnou funkciou parného pohonu bol pohyb vlaku, no aktívne sa využíval aj pri brzdách a píšťalkách.

V porovnaní s parnými kotlami obsahujú parné generátory v konštrukcii menej ocele a namiesto mnohých malých hadíc používajú jeden parný had. Na nepretržité čerpanie vody cez hadicu sa používa špecializované čerpadlo na zásobovanie vodou.

Parogenerátor využíva vo svojej konštrukcii jednorazový nútený prívod vody, aby sa prichádzajúca voda premenila naraz na paru pomocou ohrievacej špirály.

Keď voda prechádza cievkou, teplo sa prenáša z horiacich plynov a spôsobuje, že sa voda mení na paru. Konštrukcia generátora nepoužíva parný kolektor, kde je vo vnútri voľný priestor medzi parou a vodou, preto pre dosiahnutie 99,5% kvality pary je nutné použiť odlučovač vlhkosti/pary.

Pretože generátory vo svojom dizajne nepoužívajú veľkú tlakovú nádobu ako plameňové trubice, sú často veľmi malé a ľahko sa spúšťajú, vďaka čomu sú ideálne pre situácie, keď potrebujete získať malé množstvo pary v krátkom čase.

To však stojí za cenu výroby energie, pretože generátory nie sú veľmi účinné, a preto nie vždy dokážu produkovať dostatok pary v rôznych situáciách.

Výhody

Podľa ich konštrukcie a princípu činnosti sú parné generátory celkom podobné iným systémom parných kotlov, pričom sa od nich zásadne líšia.

Tieto na prvý pohľad nevýznamné rozdiely menia celú prevádzku systému, ktorý je spravidla menej výkonný ako kotly, ale má množstvo výhod.

Napríklad generátory pary majú jednoduchšiu konštrukciu, čo im umožňuje oveľa rýchlejšie spustenie a jednoduchšiu obsluhu ako plnohodnotný priemyselný kotol. Majú tiež menšiu veľkosť, vďaka čomu sú všestrannejšie a často sa považujú za pomocné kotly pri práci v stiesnených priestoroch.

Ďalším dôvodom, prečo sa často používajú ako pomocné kotly, je to, že sa pomerne ľahko a rýchlo spúšťajú.

Vďaka svojej kompaktnej konštrukcii, jednej cievke a relatívne nižšej kapacite vody môžu byť tieto stroje spustené a prevádzkované na plný výkon v kratšom čase ako pri plnom rozsahu kotlov, vďaka čomu sú užitočné v núdzových situáciách.

Je to ako porovnávanie pretekárskeho bicykla s vojenským tankom – prvý zrýchľuje a beží rýchlo, no nie je príliš silný, kým tomu druhému trvá dlho, kým sa rozbehne, no v konečnom dôsledku ide o výkonnejší stroj. A hoci vo všeobecnosti stoja oveľa menej ako plnohodnotné kotly, môžu byť vhodnejšie pre práce, ktoré nevyžadujú také vysoké hladiny pary.

V prípade potreby

Keď premýšľate o parnej sile, môžete si spomenúť na parné stroje alebo lokomotívy. Priemyselné parné generátory však majú mnoho aplikácií:

• Destilácia
• Sterilizácia
• Vykurovanie tepelným čerpadlom
• nepriame vykurovanie
• Kúrenie, vetranie a klimatizácia

Elektrický generátor dokáže premeniť približne 97 % elektrickej energie z pary. Automatická bezpečnostná kontrola – napríklad regulátor hladiny kvapaliny – udržiava požadovanú hladinu vody a vypne generátor, ak hladina vody klesne pod normálnu hodnotu.

Parné generátory s touto funkciou môžu pracovať nepretržite bez prehrievania.

Parné generátory z nehrdzavejúcej ocele sú tou najlepšou voľbou, keď potrebujete dostatok čistej pary. Nerezová oceľ znižuje možnosť kontaminácie parou.

Dieselový generátor pary

Riadia sa podobnou koncepciou prenosu tepla ako hadovité kotly, ale môžu produkovať ešte vyšší tlak v závislosti od výkonu. Používajú sa najmä v elektrárňach.

Ich tlak pary sa môže rovnať av niektorých parných strojoch prekročiť maximálny tlak vody 221 barov. Teplota pary na týchto vysokotlakových strojoch môže dosiahnuť 500 stupňov Celzia.

Parný generátor s rekuperáciou tepla

Parný generátor s rekuperáciou tepla alebo výmenník tepla zbiera oblaky pary pod vysokým tlakom a túto paru po vyčerpaní cez reťaz výmenníkov tepla využíva na pohon iných menej výkonných parných strojov.

Takto získanú paru možno dokonca použiť na týchto nízkotlakových generátoroch na vykurovanie priemyselných závodov alebo domov.

Parné generátory pre jadrové elektrárne

Existujú dva hlavné typy jadrových parogenerátorov: (BWR), teplovodný reaktor a (PWR), tlakovodný reaktor. Voda v BWR sa v samotnom jadrovom reaktore mení na paru a ide do turbíny mimo nádrže.

Voda PWR je pod tlakom nad 100 barov a vo vnútri reaktora nedochádza k žiadnym procesom varu vody.

Parné solárne generátory

Solárne generátory pary sú najčistejším spôsobom výroby pary. Voda preteká potrubím vo vnútri solárneho panelu.

Slnko ohrieva vodu a potom voda prechádza parnou turbínou a vytvára elektrinu. Tento typ parného generátora neprodukuje odpad a neznečisťuje životné prostredie.

Princíp činnosti

Výmena tepla

Parné generátory sa používajú na zachytávanie a využitie energie uvoľnenej ako teplo v širokej škále procesov a na jej premenu na užitočnejšiu formu, ako je mechanická a elektrická energia.

Výsledné teplo sa používa na výrobu elektriny alebo sa spracováva ako vedľajší produkt nejakého iného priemyselného procesu.

Bezprostredný zdroj tepla je zvyčajne kontaminovaný, ako napríklad rádioaktívne palivo v jadrovej elektrárni, takže prvým krokom pri výrobe parnej energie je prenos tohto tepla do čistej vody pomocou výmenníka tepla.

A to tak, že sa zvýši teplota paliva, ako je benzín a pod., ktoré cirkuluje v uzavretom okruhu, so zdrojom tepla. Palivo zase ohrieva nádrž na vodu bez toho, aby ju znečistilo.

Generovanie pary

Horúce palivo cirkuluje cez vodný kúpeľ za vzniku pary. Existuje niekoľko rôznych geometrických schém, ale princíp zostáva rovnaký.

Zohriata kvapalina je vypúšťaná niekoľkými malými rúrkami, aby sa zvýšil jej povrchový kontakt s vodou a aby sa zabezpečilo zrýchlenie prenosu tepla a tvorby pary.

Para vyrobená v moderných jadrových a uhoľných elektrárňach je často v nadkritických podmienkach alebo nad kritickým bodom fázového diagramu vody (374 stupňov Celzia a 22 MPa).

Premena tepla na elektrinu

Nadkritická para je preplnená energiou. Energia pary sa premieňa na mechanickú energiu prechodom cez parnú turbínu. Vysoký tlak pary tlačí na mnohé naklonené lopatky turbíny a spôsobuje ich otáčanie.

Táto mechanická energia sa premieňa na elektrickú energiu využitím rotačnej energie parnej turbíny na napájanie elektrického generátora. Turbína zobrazená na obrázku môže generovať až 65 megawattov elektriny.

Záver

Každý druh paliva je zdrojom tepla na ohrev vody. Len to každý z nich robí po svojom. Niektoré sú šetrné k životnému prostrediu, zatiaľ čo iné majú pomerne silný vplyv na životné prostredie.