Typy a typy moderných tepelných elektrární (TPP). Princíp činnosti tepelných elektrární a vodných elektrární v Rusku Princíp činnosti elektrární

Pred pár týždňami zmizla teplá voda zo všetkých novodvinských kohútikov - netreba za tým hľadať žiadne machinácie nepriateľov, do Novodvinska prišli len hydraulické testy, postup potrebný na prípravu energetiky a inžinierskych sietí mesta na novú pitnú sezónu . Bez teplej vody som sa akosi hneď cítil ako dedinčan - hrnce s vriacou vodou na sporáku - umývať, holiť, - umývať riad v studenej vode atď.

Zároveň mi v hlave vyvstala otázka: ako sa „vyrába“ horúca voda a ako sa dostáva do kohútikov v našich bytoch?

Samozrejme, všetku energiu mesta „poháňa“ Archangeľská celulózka a papiereň, presnejšie na TPP-1, kde som išiel zistiť, odkiaľ pochádza teplá voda a teplo v našich bytoch. Hlavný energetický inžinier Arkhangelskej celulózky a papiera Andrej Borisovič Zubok súhlasil s pomocou pri mojom hľadaní a odpovedal na mnohé moje otázky.

Tu je mimochodom pracovná plocha hlavného energetického inžiniera Arkhangelskej celulózky a papiera - monitor, na ktorom sa zobrazuje široká škála údajov, viackanálový telefón, ktorý počas nášho rozhovoru opakovane zvonil, hromada dokumentov. ..

Andrey Borisovich mi povedal, ako „teoreticky“ funguje TPP-1, hlavná elektráreň závodu a mesta. Už zo samotnej skratky TPP - tepelná elektráreň - vyplýva, že elektráreň vyrába nielen elektrinu, ale aj teplo (teplá voda, kúrenie) a výroba tepla je v našom chladnom podnebí snáď ešte prioritnejšia.

Prevádzková schéma TPP-1:


Každá tepelná elektráreň začína hlavným ovládacím panelom, kde tečú všetky informácie o procesoch prebiehajúcich v kotloch, prevádzke turbín atď.

Tu je prevádzka turbín, generátorov a kotlov viditeľná na mnohých indikátoroch a číselníkoch. Odtiaľ je riadený výrobný proces stanice. A tento proces je veľmi zložitý, aby ste všetko pochopili, musíte veľa študovať.

Neďaleko je srdce TPP-1 - parné kotly. Na TPP-1 je ich osem. Ide o obrovské stavby, ktorých výška dosahuje 32 metrov. Práve v nich dochádza k hlavnému procesu premeny energie, vďaka ktorému sa v našich domácnostiach objavuje elektrina aj teplá voda – výroba pary.

Ale v všetko začína palivom. Uhlie, plyn a rašelina môžu pôsobiť ako palivo v rôznych elektrárňach. Na TPP-1 je hlavným palivom uhlie, ktoré sa sem dopravuje z Vorkuty po železnici.

Časť sa skladuje, časť ide po dopravníkoch na stanicu, kde sa samotné uhlie najskôr rozdrví na prach a potom sa privádza špeciálnymi „prachovody“ do parná kotlová pec . Na zapálenie kotla sa používa vykurovací olej, ktorý sa potom pri zvýšení tlaku a teploty prenesie na uhoľný prach.

Vonkajšie kotol pripomína spleť rúrok, ventilov a niektorých mechanizmov. Vedľa kotla je horúco, pretože para opúšťajúca kotol má teplotu 540 stupňov.

Na TPP-1 je aj ďalší kotol - pred niekoľkými rokmi inštalovaný moderný kotol Metso s roštom Hybex. Táto pohonná jednotka je ovládaná samostatným diaľkovým ovládačom.

Jednotka pracuje pomocou inovatívnej technológie - spaľovania paliva v bublinkovej fluidnej vrstve (Hybex). Na výrobu pary sa tu spaľuje kôrové palivo (270 tis. ton ročne) a splaškové kaly (80 tis. ton ročne), ktoré sa sem privážajú z čistiarní odpadových vôd.

Moderný kotol je tiež obrovská konštrukcia, ktorej výška je viac ako 30 metrov.

Alebo kôrové palivo vstupuje do kotla cez tieto dopravníky.

A odtiaľ po príprave ide palivová zmes priamo do kotla.

V novej budove kotolne na TPP-1 je výťah. Neexistujú však žiadne podlahy v podobe známej bežnému obyvateľovi mesta - existujúvýška servisnej značky- takže výťah sa pohybuje od značky k značke.

Na stanici pracuje viac ako 700 ľudí. Práce je dosť pre každého – zariadenie si vyžaduje údržbua neustále monitorovanie zamestnancami. Pracovné podmienky na stanici sú ťažké- vysoké teploty, vlhkosť, hluk, uhoľný prach.

A tu robotníci pripravujú miesto na výstavbu nového kotla - jeho výstavba sa začne budúci rok.

Tu sa pripravuje voda pre kotol. V automatickom režime sa voda zmäkčuje, aby sa znížil negatívny vplyv na lopatky kotla a turbíny (už v čase, keď sa voda mení na paru).

A toto je turbínová hala - sem prichádza para z kotlov, tu točí výkonné turbíny (celkovo je ich päť).

Bočný pohľad:

V tejto hale funguje para: para sa pri prechode cez prehrievače ohrieva na teplotu 545 stupňov a vstupuje do turbíny, kde sa pod jej tlakom otáča rotor generátora turbíny a podľa toho vzniká elektrina.

Veľa tlakomerov.

Ale tu je - turbína, kde para pracuje a „otáča“ generátor. Ide o turbínu č. 7 a teda generátor č. 7.

Ôsmy generátor a ôsma turbína. Výkon generátorov je rôzny, ale celkovo sú schopné vyrobiť cca 180 MW elektriny - táto elektrina stačí pre potreby samotnej stanice (čo je cca 16%) a pre potreby výroby el. Arkhangelsk Pulp and Paper Mill a za poskytovanie „spotrebiteľov tretích strán“ (asi 5 % vyrobenej energie).

Prepletanie fajok je fascinujúce.

Teplá voda na vykurovanie (sieť) sa získava ohrevom vody parou vo výmenníkoch tepla (kotloch). Do siete ho prečerpávajú tieto čerpadlá - na TPP-1 je ich osem. Voda „na vykurovanie“ je mimochodom špeciálne upravená a čistená a na výstupe zo stanice spĺňa požiadavky na pitnú vodu. Teoreticky sa táto voda môže piť, ale napriek tomu sa neodporúča piť kvôli prítomnosti veľkého množstva produktov korózievo vykurovacích potrubiach.

A v týchto vežiach - úsek chemickej dielne TPP-1,- voda sa pripravuje a dopĺňa do vykurovacieho systému, pretože časť teplej vody sa spotrebuje - treba ju doplniť.

Potom ohriata voda (chladivo) prúdi potrubím rôznych prierezov, pretože TPP-1 vykuruje nielen mesto, ale aj priemyselné priestory závodu.

A elektrina „opúšťa“ stanicucez elektrické rozvodné zariadenia a transformátory a prenáša sa do elektrizačnej sústavy závodu a mesta.

Samozrejme, na stanici je potrubie - tá istá „cloudová továreň“. Na TPP-1 sú tri takéto potrubia. Najvyššia má viac ako 180 metrov. Ako sa ukázalo, potrubie je skutočne dutou konštrukciou, kde sa zbiehajú plynové potrubia z rôznych kotlov.Pred vstupom do komína prechádzajú spaliny systémom odstraňovania popola. Na novom kotle sa to deje v elektrickom odlučovači.Efektívny stupeň čistenia spalín je 99,7 %.Na kotloch na uhlie sa čistenie vykonáva vodou - tento systém je menej účinný, ale stále sa zachytáva väčšina „emisií“.

Dnes sú na TPP-1 rekonštrukcie v plnom prúde: a ak sa dá budova kedykoľvek opraviť...

Väčšie opravy kotlov alebo turbín je preto možné vykonávať len v lete v období zníženého zaťaženia. Mimochodom, práve preto sa vykonávajú „hydraulické testy“. Programové zvýšenie zaťaženia systémov zásobovania teplom je potrebné po prvé na kontrolu spoľahlivosti komunálnych komunikácií a po druhé, energetici majú možnosť „vypustiť“ chladivo zo systému a vymeniť napríklad časť rúra. Oprava energetických zariadení je nákladný podnik, ktorý si vyžaduje špeciálnu kvalifikáciu a povolenie od odborníkov.

Mimo závodu prúdi horúca voda (známa aj ako chladivo) potrubím – tri „výstupy“ do mesta zabezpečujú nepretržitú prevádzku mestského vykurovacieho systému. Systém je uzavretý, neustále v ňom cirkuluje voda. V najchladnejšom období roka - teplota vody opúšťajúcej stanicu je 110 stupňov Celzia, chladiaca kvapalina sa vracia po ochladení o 20-30 stupňov. V lete je teplota vody znížená - norma na výstupe zo stanice je 65 stupňov Celzia.

Mimochodom, teplá voda a kúrenie sa vypínajú nie v tepelných elektrárňach, ale priamo v domoch - to robia správcovské spoločnosti. Tepelná elektráreň „vypne“ vodu iba raz - po hydraulických skúškach, aby sa vykonali opravy. Po opravách energetici postupne napúšťajú systém vodou – mesto má špeciálne mechanizmy na vypúšťanie vzduchu zo systému – podobne ako v batériách v bežnej obytnej budove.

Konečným bodom teplej vody je rovnaký kohútik v ktoromkoľvek z mestských bytov, len teraz v ňom nie je voda - hydraulické skúšky.

Takto ťažké je „urobiť“ niečo, bez čoho je ťažké si predstaviť život moderného mestského obyvateľa - teplú vodu.

Termálna stanica elektráreň, ktorá vyrába elektrickú energiu premenou chemickej energie paliva na mechanickú energiu otáčania hriadeľa elektrického generátora.

Hlavné uzly

tepelných elektrární

kotolňa

generátor

chladiace veže

chladiace veže

Okrem toho tepelná elektráreň obsahuje: katalyzátory, systém prívodu mazacieho oleja, ventilačný systém, hasiace systémy, rozvodné dosky, transformátory tepelnej elektrárne, zariadenia na monitorovanie siete, riadiace jednotky.

Existujú elektrárne s tepelnou parnou turbínou (TPES), elektrárne s plynovou turbínou (GTPP) a elektrárne s kombinovaným cyklom (CGPP).

Spomedzi tepelných elektrární prevládajú tepelné parné turbínové elektrárne (TSPS), v ktorých sa tepelná energia využíva v parogenerátore na výrobu vysokotlakovej vodnej pary, ktorá roztáča rotor parnej turbíny spojený s rotorom elektrického generátora (spravidla tzv. synchrónny generátor).

Palivo používané v takýchto tepelných elektrárňach je uhlie (hlavne), vykurovací olej, zemný plyn, lignit, rašelina a bridlica. Ich účinnosť dosahuje 40%, výkon – 3 GW.

TPES, ktoré majú kondenzačné turbíny ako pohon pre elektrické generátory a nevyužívajú teplo odpadovej pary na dodávku tepelnej energie externým spotrebiteľom, sa nazývajú kondenzačné elektrárne (oficiálny názov v Ruskej federácii je Štátna okresná elektrická stanica alebo GRES). . TPES vybavené vykurovacími turbínami a uvoľňujúce teplo z odpadovej pary priemyselným alebo komunálnym spotrebiteľom sa nazývajú kombinované teplárne (CHP). Pri výstavbe tepelnej elektrárne je potrebné vziať do úvahy blízkosť spotrebiteľov tepla vo forme horúcej vody a pary, pretože prenos tepla na veľké vzdialenosti nie je ekonomicky realizovateľný.

Použité palivo . V tepelných elektrárňach sa môžu používať tieto palivá: ropa, vykurovací olej, zemný plyn a uhlie. Hlavnými prvkami paliva sú uhlík a vodík, pričom síra a dusík sú prítomné v menšom množstve. Palivo môže obsahovať zlúčeniny iných prvkov, napríklad kovov (sulfidy a oxidy).

Známe sú štyri druhy uhlia. Podľa narastajúceho obsahu uhlíka a tým aj výhrevnosti sú tieto druhy zoradené nasledovne: rašelina, hnedé uhlie, bitúmenové (tukové) uhlie alebo čierne uhlie a antracit. Pri prevádzke tepelných elektrární sa využívajú najmä prvé dva typy.

Uhlie nie je chemicky čistý uhlík, obsahuje aj anorganický materiál (hnedé uhlie obsahuje až 40 % uhlíka), ktorý zostáva po spálení uhlia vo forme popola. Uhlie môže obsahovať síru, niekedy ako sulfid železa a niekedy ako súčasť organických zložiek uhlia. Uhlie zvyčajne obsahuje arzén, selén a rádioaktívne prvky. V skutočnosti sa uhlie ukazuje ako najšpinavšie zo všetkých fosílnych palív.

Pri spaľovaní uhlia vzniká oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, ako aj veľké množstvo oxidov síry, suspendovaných častíc a oxidov dusíka. Oxidy síry poškodzujú stromy, rôzne materiály a majú škodlivý vplyv na ľudí.

Častice uvoľňované do atmosféry pri spaľovaní uhlia v elektrárňach sa nazývajú „popolček“. Emisie popola sú prísne kontrolované. Asi 10% suspendovaných častíc skutočne vstupuje do atmosféry.

Uhoľná elektráreň s výkonom 1000 MW spáli ročne 4-5 miliónov ton uhlia.

Keďže na území Altaj nie je ťažba uhlia, budeme predpokladať, že je privezené z iných regiónov a na tento účel sú vybudované cesty, čím sa mení prírodná krajina.

Vykurovací olej sa používa na vykurovanie obytných budov, škôl, nemocníc a ako palivo v tepelných elektrárňach pre svoju relatívne nízku cenu a nízky obsah síry.

Na rozdiel od uhlia a ropy zemný plyn neobsahuje prakticky žiadnu síru. Z tohto pohľadu je plyn ekologickým palivom. V prípade využívania plynu však dochádza k poškodeniu prírody pri kladení tisícok kilometrov plynovodov, najmä v severných oblastiach, kde sa sústreďujú hlavné ložiská plynu.

Fyzikálno-chemické základy prebiehajúcich reakcií. Keď palivo horí, uhlík a vodík, ktoré obsahuje, tvoria zodpovedajúce oxidy, ktoré možno znázorniť rovnicami:

C + O 2  CO 2 + Q

2H+ 1/20  H20+ Q

Ak množstvo kyslíka nestačí na úplnú oxidáciu uhlíka, dôjde k reakcii

C + 1/2 O 2  CO 2 + Q

alebo časť výsledného CO2 reaguje s uhlíkom za vzniku oxidu uhoľnatého:

C + CO 2  2 CO 2 - Q

V podmienkach nedostatku kyslíka sa teda môže uvoľňovať viac CO. Okrem toho sa v porovnaní s úplným spaľovaním znižuje množstvo uvoľneného tepla .

Pri neúplnom spaľovaní ropy alebo uhlia sa odstraňujú prchavé organické zlúčeniny, ktoré tvoria jednu zo zložiek dymu, čo je bežné najmä v malých kachliach. Vo veľkých peciach sa vysoko horľavé prchavé zlúčeniny zapália žiarením z horúcich stien pece a úplne zhoria na CO 2 a H 2 O.

Síra a dusík, ktoré sú súčasťou uhlia a ropy, tiež horia za vzniku oxidov. Keď síra horí, zvyčajne vzniká oxid siričitý:

S + O 2  SO 2

V menšom rozsahu dochádza k ďalšej oxidácii v plameni:

2SO 2 + O 2  2SO 3 + Q

Oxidy vznikajúce v bežnom plameni obsahujú len asi 1 % SO 3 . Hoci je anhydrid kyseliny sírovej S03 stabilný pri nízkych teplotách, rýchlosť jeho tvorby v neprítomnosti katalyzátorov je nevýznamná. Pri teplotách charakteristických pre plameň je oxid siričitý SO 2 stabilnejší.

Pri spaľovaní sa uvoľňuje aj oxid dusnatý NO. Zdrojom jeho tvorby je čiastočne dusík obsiahnutý v palive, pri spaľovaní ktorého sa oxiduje 18-80% dusíka. Oxid dusnatý vzniká aj ako výsledok reakcie medzi vzdušným kyslíkom a dusíkom v plameni a v priľahlých vrstvách. Reakciu, ktorá nastane, možno znázorniť takto:

N2 + O2  2NO - Q

Keď sa oxid dusnatý dostane do atmosféry, pomaly sa mení na oxid prostredníctvom zložitých fotochemických reakcií. V zjednodušenej forme sa dostanú až k reakcii

NO + 1/2 O 2  NO 2

Medzi výfukové plyny tepelnej energetiky teda patria CO 2, CO, H 2 O (para), SO 2 (menej často SO 3), NO, NO 2 a ďalšie látky, ktorých vstup do ovzdušia spôsobuje veľké škody všetky zložky biosféry.

Kotolňa . Inštalácia kotla - súbor zariadení na výrobu vodnej pary pod tlakom. Zariadenie kotla pozostáva z pece, v ktorej sa spaľuje organické palivo, spaľovacej komory, cez ktorú prechádzajú produkty spaľovania do komína, a parného kotla, v ktorom vrie voda. Časť kotla, ktorá prichádza pri ohreve do kontaktu s plameňom, sa nazýva vykurovacia plocha. Výkon kotla sa meria množstvom vody, ktoré je schopný odpariť za 1 hodinu pri určitej teplote a tlaku.

V kotolni sa vyrába vysokotlaková para, ktorá ide do parnej turbíny - hlavného motora tepelnej elektrárne. V turbíne para expanduje, jej tlak klesá a latentná energia sa premieňa na mechanickú energiu. Parná turbína roztáča generátor, ktorý vyrába elektrický prúd.

Princíp činnosti. Schéma tepelnej elektrárne je na obrázku D.1.

Obrázok D.1.  Schéma tepelnej elektrárne

Napájacia voda pod vysokým tlakom, palivo a atmosférický vzduch na spaľovanie sú privádzané do kotla pomocou napájacieho čerpadla. Spaľovací proces prebieha v peci kotla – chemická energia paliva sa premieňa na tepelnú a sálavú energiu. Napájacia voda prúdi cez potrubný systém umiestnený vo vnútri kotla. Horiace palivo je výkonným zdrojom tepla, ktoré sa prenáša do napájacej vody, ktorá sa zahreje na bod varu a vyparí sa. Vzniknutá para v tom istom kotli sa prehreje nad bod varu, na približne 540 °C s tlakom 13–24 MPa, a jedným alebo viacerými potrubiami sa privádza do parnej turbíny.

Parná turbína, elektrický generátor a budič tvoria celý turbínový agregát. V parnej turbíne para expanduje na veľmi nízky tlak (asi 20-krát menší ako je atmosférický tlak) a potenciálna energia stlačenej a ohriatej pary sa premieňa na kinetickú energiu otáčania rotora turbíny. Turbína poháňa elektrický generátor, ktorý premieňa kinetickú energiu otáčania rotora generátora na elektrický prúd. Elektrický generátor pozostáva zo statora, v ktorého elektrických vinutiach sa generuje prúd, a rotora, ktorý je rotačným elektromagnetom napájaným budičom.

Kondenzátor slúži na kondenzáciu pary prichádzajúcej z turbíny a vytvorenie hlbokého podtlaku, vďaka ktorému para v turbíne expanduje. Na výstupe z turbíny vytvára vákuum, takže para vstupujúca do turbíny pod vysokým tlakom prechádza do kondenzátora a expanduje, čím sa jej potenciálna energia premení na mechanickú prácu.

Energetické jednotky tepelnej elektrárne produkujú veľké množstvo tepla a na ich chladenie sa používajú rôzne kvapaliny. V tepelných elektrárňach je pozdĺž cesty chladiacej kvapaliny inštalovaný výmenník tepla, v ktorom chladiaca kvapalina motora odovzdáva väčšinu svojho tepla inej kvapaline - chladiacej kvapaline. Ako chladivo sa zvyčajne používa voda, ktorej nútený pohyb cez vykurovací systém zabezpečujú obehové čerpadlá. Inštalácia výmenníkov tepla viac ako zdvojnásobuje celkovú účinnosť tepelnej elektrárne v porovnaní s konvenčnou elektrárňou s rovnakým výkonom - miera využitia energie dosahuje 90%. V jednoduchej elektrárni sa bez využitia tepla na výrobu elektriny spotrebuje len 22-43% energie, zvyšok sú straty.

Mrhať . Vypúšťanie spalín do atmosféry je najnebezpečnejším vplyvom tepelnej elektrárne na životné prostredie.

Vzdelávanie pevné častice (dym) pri spaľovaní závisí od obsahu tuhých nehorľavých materiálov v palive a od úplnosti spaľovania uhlíka. V dyme kotolní pracujúcich pri preťažení (s neúplným spaľovaním paliva v nich) sú nespálené častice uhlíka a anorganické látky. Naopak, kachle na uhlie, najmä keď je atomizované, produkujú značné množstvo dymu. Častice emitované do atmosféry pri spaľovaní uhlia v tepelných elektrárňach sa nazývajú popolček.

Na zachytávanie popola zo spalín sa za ventilátormi inštalujú filtre rôznych typov (cyklóny, pračky, elektrické odlučovače, vrecové látkové filtre), ktoré zachytia 90-99% pevných častíc. Nie sú však vhodné na čistenie dymu od škodlivých plynov. V zahraničí av poslednom čase aj v domácich elektrárňach (vrátane plynových elektrární) sa inštalujú systémy na odsírenie plynu vápnom alebo vápencom (tzv. deSOx) a katalytickú redukciu oxidov dusíka čpavkom (deNOx). Vyčistené spaliny sú vypúšťané odsávačom dymu do komína, ktorého výška je určená rozptylovými podmienkami

Dodatočné teplo pri prevádzke tepelnej elektrárne je možné získať využitím tepla výfukových plynov, pretože ich teplota na výstupe z motora dosahuje 500 - 600 °C. Na využitie tohto tepla je na výfukovom potrubí inštalovaný prídavný výmenník tepla, do ktorého je privádzaná voda z prvého výmenníka tepla. V tomto prípade je možné nielen využiť viac tepla – teplota výfukových plynov klesne na ~120 °C, ale aj výrazne zvýšiť teplotu chladiacej kvapaliny.

Okrem emisií do atmosféry je potrebné počítať s tým, že v miestach, kde sa sústreďuje odpad z uhoľných elektrární, dochádza k výraznému zvýšeniu radiácie pozadia, čo môže viesť k dávkam prekračujúcim maximálne prípustné dávky. Časť prirodzenej aktivity uhlia je sústredená v popole, ktorý sa v elektrárňach hromadí v obrovských množstvách. Rádioaktívne prvky a produkty ich rozpadu sa nachádzajú v popolčeku tepelných elektrární. Dôvodom je, že obyčajné uhlie obsahuje izotop rádioaktívneho uhlíka C-14, nečistoty draslík-40, urán-238, tórium-232 a produkty ich rozpadu, pričom špecifická aktivita každého z nich sa pohybuje od niekoľkých jednotiek až po niekoľko stoviek Bq/kg. . Pri prevádzke tepelných elektrární sa tieto rádionuklidy spolu s popolčekom a inými splodinami horenia dostávajú do prízemnej vrstvy atmosféry, pôdy a vodných plôch. Množstvo rádionuklidov uvoľnených do atmosféry závisí od obsahu popola v uhlí a účinnosti čistenia filtrov spaľovacích zariadení. Kogeneračné zariadenia rôznych typov vypúšťajú do atmosféry 1 až 20 % z celkového množstva vyprodukovaného popola.

Pevný odpad z tepelných elektrární – popol a troska – je zložením blízky hutníckej troske. Ich produkcia v súčasnosti predstavuje asi 70 miliónov ton ročne a približne polovicu tohto odpadu tvorí popol zo spaľovania uhlia. Stupeň využitia odpadu popola a trosky nepresahuje 1,5-2%. Z hľadiska chemického zloženia tvorí tento odpad 80 - 90 % SiO 2, A1 2 O 3, FeO, Fe 2 O 3, CaO, MgO s výrazným kolísaním ich obsahu. Okrem toho tento odpad obsahuje zvyšky nespálených častíc paliva (0,5-20%), zlúčeniny titánu, vanádu, germánia, gália, síry a uránu. Chemické zloženie a vlastnosti odpadu popola a trosky určujú hlavné smery jeho použitia.

Prevažná časť použitej časti trosky a popola slúži ako surovina na výrobu stavebných materiálov. Popol z tepelných elektrární sa teda používa na výrobu umelých pórovitých plnív - popola a agloporitového štrku. Zároveň sa na výrobu agloporitového štrku používa popol obsahujúci najviac 5 – 10 % horľavín a na výrobu popolového štrku by obsah horľavín v popole nemal prekročiť 3 %. Výpal surových granúl pri výrobe agloporitového štrku sa vykonáva na roštoch spekacích strojov a pri výrobe popolového štrku - v rotačných peciach. Na výrobu keramzitového štrku je možné použiť aj popol z tepelných elektrární.

Popol a troska zo spaľovania hnedého a čierneho uhlia, rašeliny a bridlice, ktoré neobsahujú viac ako 5 % nespálených častíc paliva, môžu byť široko používané na výrobu vápennopieskových tehál ako spojivo, ak obsahujú aspoň 20 % CaO alebo ako kremičité plnivo, ak neobsahujú viac ako 5 % CaO. Popol s vysokým obsahom uhoľných častíc sa úspešne používa na výrobu hlinených (červených) tehál. Popol v tomto prípade zohráva úlohu odpadovej aj palivovej prísady. Obsah vneseného popola závisí od druhu použitej hliny a je 15–50 %, v niektorých prípadoch môže dosiahnuť 80 %.

Pri výrobe cementu sa ako aktívna minerálna prísada používa kyslý popol a odpad z trosky, ako aj zásaditý odpad s obsahom voľného vápna ≤ 10 %. Obsah horľavých látok v takýchto prísadách by nemal presiahnuť 5 %. Rovnaký odpad možno použiť ako hydraulickú prísadu (10-15%) do cementu. Popol s obsahom voľného CaO najviac 2-3% sa používa ako náhrada časti cementu v procese prípravy rôznych betónov. Pri výrobe autoklávovaného pórobetónu sa ako spojivová zložka používa bridlicový popol s obsahom ^14 % voľného CaO a ako kremičitá zložka popol zo spaľovania uhlia s obsahom horľavosti 3-5 %. Použitie popola a troskového odpadu v týchto oblastiach je nielen ekonomicky výhodné, ale zlepšuje aj kvalitu zodpovedajúcich produktov.

Odpad popola a trosky sa používa pri stavbe ciest. Slúžia ako dobré suroviny na výrobu produktov z minerálnej vlny. Vysoký obsah CaO v popole z bridlíc a rašeliny umožňuje jeho využitie na zníženie kyslosti – vápnenie pôd. Rastlinný popol je široko používaný v poľnohospodárstve ako hnojivo kvôli významnému obsahu draslíka a fosforu, ako aj ďalších makro- a mikroprvkov potrebných pre rastliny. Určité druhy odpadu popola a trosky sa používajú ako činidlá na čistenie odpadových vôd.

V niektorých prípadoch sú koncentrácie kovov v popole také, že ich ťažba sa stáva ekonomicky rentabilnou. Koncentrácia Sr, V, Zn, Ge dosahuje 10 kg na 1 tonu popola. Obsah uránu v popole hnedého uhlia niektorých ložísk môže dosiahnuť 1 kg/t. V olejovom popolčeku obsah U2O5 v niektorých prípadoch dosahuje 65 %, okrem toho sú vo významných množstvách prítomné Mo a Ni. V tomto smere je ťažba kovov ďalším smerom spracovania takéhoto odpadu. Vzácne a stopové prvky (napríklad Ge a Ga) sa v súčasnosti získavajú z popola niektorých uhlia.

Napriek dostupnosti rozvinutých procesov na recykláciu palivového popola a odpadu z trosky však úroveň ich využívania zostáva stále nízka. Na druhej strane moderné technologické využitie energie paliva (v porovnaní napr. s jej využitím vo výkonných tepelných elektrárňach) je neefektívne. Tepelné elektrárne sa pri riešení otázok ochrany životného prostredia, najmä pred škodlivými účinkami pevných a plynných odpadov, uberajú cestou integrovanej energetickej technológie využívania palív. Spojenie veľkých priemyselných zariadení na výrobu kovov a iných technických produktov (najmä chemikálií), ako aj procesných plynov s výkonnými tepelnými elektrárenskými pecami umožní úplne využiť organické aj minerálne zložky paliva, zvýšiť stupeň využitia tepla a výrazne znížiť spotrebu paliva.

Určitý pokrok smerom k integrovanému využívaniu palív sa už dosiahol. V našej krajine sa tak vyvinula a zaviedla originálna technológia viacstupňového spaľovania vykurovacích olejov s vysokým obsahom síry, podľa ktorej sa najskôr uskutočňuje nedokonalé spaľovanie - splyňovanie paliva. Výsledný plyn sa ochladzuje, čistí od zlúčenín síry a popola a privádza sa do spaľovacej komory elektrárne alebo do pece parného kotla. Teplo uvoľnené pri ochladzovaní plynu slúži na výrobu vysokoteplotnej pary. Zlúčeniny síry sa posielajú na výrobu kyseliny sírovej alebo elementárnej síry. Z popola sa izoluje vanád, nikel a iné kovy.

Vplyv tepelných elektrární na životné prostredie.

Atmosféra . Pri spaľovaní paliva sa spotrebuje veľké množstvo kyslíka, uvoľňuje sa aj značné množstvo splodín horenia, ako sú popolček, plynné oxidy uhlíka, síry a dusíka, z ktorých niektoré majú vysokú chemickú aktivitu a rádioaktívne prvky obsiahnuté v pôvodné palivo. Uvoľňuje sa aj veľké množstvo ťažkých kovov vrátane ortuti a olova.

Moderné tepelné elektrárne sa však v súčasnosti vďaka optimálnemu režimu premeny energie a využívaniu katalytických zariadení vyznačujú nízkymi emisiami škodlivých látok do atmosféry.

Pôda . Likvidácia veľkého množstva popola si vyžaduje veľa miesta. Toto znečistenie sa znižuje používaním popola a trosky ako stavebných materiálov.

Emisie popolčeka môžu znečistiť pôdu v okruhu niekoľkých desiatok kilometrov od tepelných elektrární. V okolí modernej tepelnej elektrárne s dobrým systémom čistenia plynu je rádioaktívna kontaminácia pôdy zanedbateľná.

Hydrosféra. Technický vodovod dodáva veľké množstvo studenej vody na chladenie kondenzátorov turbíny. Systémy sa delia na priamoprúdové, cirkulačné a zmiešané. V prietokových systémoch sa voda čerpá z prírodného zdroja (zvyčajne z rieky) a po prechode cez kondenzátor sa vypúšťa späť. Voda sa zároveň ohrieva približne o 8–12 °C, čím sa v niektorých prípadoch mení biologický stav nádrží. V recirkulačných systémoch voda cirkuluje pod vplyvom obehových čerpadiel a je chladená vzduchom. Chladenie sa môže vykonávať na povrchu chladiacich nádrží alebo v umelých konštrukciách: rozprašovacie bazény alebo chladiace veže.

Systém chemickej úpravy vody zabezpečuje chemické čistenie a hĺbkové odsoľovanie vody vstupujúcej do parných kotlov a parných turbín, aby sa zabránilo usadzovaniu na vnútorných povrchoch zariadení. Okrem toho sa v tepelných elektrárňach vytvárajú viacstupňové systémy na čistenie odpadových vôd kontaminovaných ropnými produktmi, olejmi, vodou na umývanie a oplachovanie zariadení, odtokom z búrok a taveniny.

Pri použití otvoreného chladenia dochádza k tepelnému znečisteniu vody. Aké môžu byť environmentálne dôsledky tepelného znečistenia pre vodné organizmy? Po prvé, vyskytli sa prípady úhynu rýb, hoci ide o pomerne zriedkavý jav. Po druhé, teplota môže ovplyvniť reprodukčné funkcie vodných organizmov. Napríklad dospelý pstruh môže prežiť v teplej vode, ale nebude sa rozmnožovať. Pod vplyvom stúpajúcich teplôt sa skôr objaví nejaký hmyz, ktorý potom uhynie, pretože mu v tomto ročnom období chýba potrava. To znamená, že neskôr nebude dostatok potravy pre tých, ktorí sa živia týmto hmyzom atď. Môžu nastať zmeny v správaní rýb pod vplyvom tepelného šoku, čo umožní predátorom ich ľahko chytiť. Okrem toho budú ryby vystavené tepelnému šoku náchylnejšie na choroby. Z dlhodobého hľadiska môžu byť niektoré z uvedených účinkov pre obyvateľstvo rovnako deštruktívne ako priama smrť prehriatím vody.

Teplota môže ovplyvniť štruktúru celého vodného spoločenstva. Prílev prebytočného tepla zjednodušuje vodné ekosystémy a znižuje sa počet rôznych druhov. Najnebezpečnejšie tepelné dopady na ekosystémy pochádzajú z elektrární umiestnených v teplejších klimatických podmienkach, keďže organizmy sú vystavené teplotným podmienkam blízko ich hornej teplotnej hranice prežitia.

Výhody a nevýhody tepelných elektrární.

V tepelných elektrárňach ľudia dostávajú takmer všetku energiu, ktorú na planéte potrebujú. Ľudia sa naučili prijímať elektrický prúd iným spôsobom, no stále neprijímajú alternatívne možnosti. Aj keď je pre nich nerentabilné používať palivo, neodmietajú ho.

Aké je tajomstvo tepelných elektrární?

Tepelné elektrárne Nie je náhoda, že zostávajú nepostrádateľní. Ich turbína vyrába energiu najjednoduchším spôsobom pomocou spaľovania. Vďaka tomu je možné minimalizovať náklady na výstavbu, ktoré sa považujú za úplne opodstatnené. Takéto objekty sú vo všetkých krajinách sveta, takže by sme nemali byť prekvapení rozšírením.

Princíp činnosti tepelných elektrární postavené na spaľovaní obrovských objemov paliva. V dôsledku toho sa objavuje elektrina, ktorá sa najskôr akumuluje a potom distribuuje do určitých regiónov. Modely tepelných elektrární zostávajú takmer konštantné.

Aké palivo sa používa na stanici?

Každá stanica využíva samostatné palivo. Je špeciálne dodávaný tak, aby nedošlo k narušeniu pracovného toku. Tento bod zostáva jedným z problematických, keďže vznikajú náklady na dopravu. Aké typy zariadení používa?

• uhlie;
• Roponosná bridlica;
• Rašelina;
• Palivový olej;
• Zemný plyn.

Tepelné okruhy tepelných elektrární sú postavené na špecifickom druhu paliva. Okrem toho sa na nich vykonajú menšie zmeny, aby sa zabezpečila maximálna účinnosť. Ak sa neurobia, hlavná spotreba bude nadmerná, a preto výsledný elektrický prúd nebude opodstatnený.

Typy tepelných elektrární

Typy tepelných elektrární sú dôležitou otázkou. Odpoveď na ňu vám napovie, ako sa objaví potrebná energia. Dnes sa postupne robia vážne zmeny, kde hlavným zdrojom budú alternatívne typy, no zatiaľ ich používanie zostáva nevhodné.

1. Kondenzovanie (IES);
2. Elektrárne na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP);
3. Štátne okresné elektrárne (GRES).

Tepelná elektráreň bude vyžadovať podrobný popis. Typy sú rôzne, takže iba úvaha vysvetlí, prečo sa konštrukcia takéhoto rozsahu vykonáva.

Kondenzácia (IES)

Typy tepelných elektrární začínajú kondenzačnými. Takéto tepelné elektrárne sa používajú výlučne na výrobu elektriny. Najčastejšie sa hromadí bez okamžitého rozšírenia. Kondenzačná metóda poskytuje maximálnu účinnosť, preto sa podobné princípy považujú za optimálne. Dnes vo všetkých krajinách existujú samostatné veľké zariadenia, ktoré zásobujú rozsiahle regióny.

Postupne sa objavujú jadrové elektrárne, ktoré nahrádzajú tradičné palivo. Len výmena zostáva nákladným a časovo náročným procesom, pretože práca s fosílnymi palivami sa líši od iných metód. Navyše odstavenie jedinej stanice je nemožné, pretože v takýchto situáciách ostávajú celé regióny bez cennej elektriny.

Elektrárne na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP)

Kogeneračné jednotky sa používajú na niekoľko účelov naraz. Primárne sa používajú na výrobu cennej elektriny, ale spaľovanie palív zostáva užitočné aj na výrobu tepla. Vďaka tomu sa v praxi naďalej využívajú kogeneračné elektrárne.

Štátne okresné elektrárne

Všeobecné informácie o moderných tepelných elektrárňach GRES nie je zaznamenaný. Postupne zostávajú v úzadí a strácajú svoj význam. Hoci štátne okresné elektrárne zostávajú užitočné z hľadiska energetického výkonu.

Rôzne typy tepelných elektrární poskytujú podporu rozsiahlym regiónom, ale ich výkon je stále nedostatočný. Počas sovietskej éry sa realizovali rozsiahle projekty, ktoré sa teraz uzatvárajú. Dôvodom bolo nevhodné použitie paliva. Aj keď ich výmena zostáva problematická, pretože výhody a nevýhody moderných tepelných elektrární sa vyznačujú predovšetkým veľkými objemami energie.

Ktoré elektrárne sú tepelné? Ich princíp je založený na spaľovaní paliva. Zostávajú nepostrádateľné, hoci aktívne prebiehajú výpočty na ekvivalentnú náhradu. Tepelné elektrárne naďalej dokazujú svoje výhody a nevýhody v praxi. Preto je ich práca nevyhnutná.

Čo to je a aké sú princípy fungovania tepelných elektrární? Všeobecná definícia takýchto objektov znie približne takto – ide o elektrárne, ktoré spracovávajú prírodnú energiu na elektrickú energiu. Na tieto účely sa používa aj palivo prírodného pôvodu.

Princíp činnosti tepelných elektrární. Stručný opis

Dnes je práve v takýchto zariadeniach najrozšírenejšie spaľovanie, pri ktorom sa uvoľňuje tepelná energia. Úlohou tepelných elektrární je využiť túto energiu na výrobu elektrickej energie.

Princípom činnosti tepelných elektrární nie je len výroba, ale aj výroba tepelnej energie, ktorá je spotrebiteľom dodávaná napríklad aj vo forme teplej vody. Okrem toho tieto energetické zariadenia vyrábajú približne 76 % všetkej elektriny. Toto široké využitie je spôsobené tým, že dostupnosť fosílnych palív pre prevádzku stanice je pomerne vysoká. Druhým dôvodom bolo, že preprava paliva z miesta jeho ťažby na samotnú stanicu je pomerne jednoduchá a efektívna operácia. Princíp činnosti tepelných elektrární je navrhnutý tak, aby bolo možné využiť odpadové teplo pracovnej tekutiny na jej sekundárny prívod spotrebiteľovi.

Rozdelenie staníc podľa typu

Stojí za zmienku, že tepelné stanice možno rozdeliť do typov podľa toho, aké teplo vyrábajú. Ak je princípom činnosti tepelnej elektrárne len výroba elektrickej energie (čiže nedodáva tepelnú energiu spotrebiteľovi), potom sa nazýva kondenzačná elektráreň (CES).

Zariadenia určené na výrobu elektrickej energie, na dodávku pary, ako aj dodávku teplej vody spotrebiteľovi majú namiesto kondenzačných turbín parné turbíny. Aj v takýchto prvkoch stanice je medziodsávanie pary alebo protitlakové zariadenie. Hlavnou výhodou a princípom fungovania tohto typu tepelnej elektrárne (KVET) je, že odpadová para je využívaná aj ako zdroj tepla a dodávaná spotrebiteľom. Tým sa znížia tepelné straty a množstvo chladiacej vody.

Základné princípy činnosti tepelných elektrární

Predtým, ako prejdeme k zvažovaniu samotného princípu fungovania, je potrebné pochopiť, o akej stanici hovoríme. Štandardná konštrukcia takýchto zariadení zahŕňa systém, ako je medziprehrievanie pary. Je to nevyhnutné, pretože tepelná účinnosť okruhu s medziprehrievaním bude vyššia ako v systéme bez neho. Jednoducho povedané, princíp fungovania tepelnej elektrárne s takouto schémou bude oveľa efektívnejší s rovnakými počiatočnými a konečnými špecifikovanými parametrami ako bez nej. Z toho všetkého môžeme usúdiť, že základom prevádzky stanice je organické palivo a ohriaty vzduch.

Schéma práce

Princíp činnosti tepelnej elektrárne je konštruovaný nasledovne. Palivový materiál, ako aj okysličovadlo, ktorého úlohu najčastejšie zohráva ohriaty vzduch, sa kontinuálne privádza do kotla. Ako palivo môžu pôsobiť látky ako uhlie, ropa, vykurovací olej, plyn, bridlica a rašelina. Ak hovoríme o najbežnejšom palive na území Ruskej federácie, je to uhoľný prach. Ďalej je princíp činnosti tepelných elektrární konštruovaný tak, že teplo vznikajúce pri spaľovaní paliva ohrieva vodu v parnom kotli. V dôsledku ohrevu sa kvapalina premení na nasýtenú paru, ktorá cez výstup pary vstupuje do parnej turbíny. Hlavným účelom tohto zariadenia na stanici je premena energie prichádzajúcej pary na mechanickú energiu.

Všetky prvky turbíny, ktoré sa môžu pohybovať, sú tesne spojené s hriadeľom, v dôsledku čoho sa otáčajú ako jeden mechanizmus. Aby sa hriadeľ otáčal, parná turbína prenáša kinetickú energiu pary na rotor.

Mechanická časť stanice

Konštrukcia a princíp činnosti tepelnej elektrárne v jej mechanickej časti je spojený s prevádzkou rotora. Para, ktorá vychádza z turbíny, má veľmi vysoký tlak a teplotu. Z tohto dôvodu sa vytvára vysoká vnútorná energia pary, ktorá prúdi z kotla do trysiek turbíny. Na lopatky turbíny pôsobia prúdy pary, prechádzajúce tryskou v nepretržitom prúde vysokou rýchlosťou, ktorá je často dokonca vyššia ako rýchlosť zvuku. Tieto prvky sú pevne pripevnené k disku, ktorý je zase tesne spojený s hriadeľom. V tomto okamihu sa mechanická energia pary premieňa na mechanickú energiu rotorových turbín. Ak hovoríme presnejšie o princípe fungovania tepelných elektrární, potom mechanický náraz ovplyvňuje rotor turbogenerátora. Je to spôsobené skutočnosťou, že hriadeľ bežného rotora a generátora sú navzájom tesne spojené. A potom je tu pomerne známy, jednoduchý a zrozumiteľný proces premeny mechanickej energie na elektrickú v zariadení, akým je generátor.

Pohyb pary za rotorom

Po prechode vodnej pary turbínou výrazne poklesne jej tlak a teplota a dostane sa do ďalšej časti stanice - do kondenzátora. Vo vnútri tohto prvku sa para premieňa späť na kvapalinu. Na vykonanie tejto úlohy je vo vnútri kondenzátora chladiaca voda, ktorá tam vstupuje potrubím prechádzajúcim vo vnútri stien zariadenia. Po premene pary späť na vodu sa táto odčerpá čerpadlom kondenzátu a dostane sa do ďalšieho oddelenia - odvzdušňovača. Je tiež dôležité poznamenať, že čerpaná voda prechádza cez regeneračné ohrievače.

Hlavnou úlohou odvzdušňovača je odstrániť plyny z prichádzajúcej vody. Súčasne s čistením sa kvapalina ohrieva rovnakým spôsobom ako v regeneračných ohrievačoch. Na tento účel sa využíva teplo pary, ktoré sa odoberá z toho, čo ide do turbíny. Hlavným účelom odvzdušňovacej operácie je zníženie obsahu kyslíka a oxidu uhličitého v kvapaline na prijateľné hodnoty. To pomáha znižovať rýchlosť korózie na cestách, ktorými sa dodáva voda a para.

Uhoľné stanice

Existuje vysoká závislosť princípu činnosti tepelných elektrární od druhu použitého paliva. Z technologického hľadiska je najťažšie realizovateľnou látkou uhlie. Napriek tomu sú suroviny hlavným zdrojom energie v takýchto zariadeniach, ktorých počet predstavuje približne 30 % z celkového podielu staníc. Okrem toho sa plánuje zvýšiť počet takýchto objektov. Je tiež potrebné poznamenať, že počet funkčných oddelení potrebných na prevádzku stanice je oveľa väčší ako počet iných typov.

Ako fungujú tepelné elektrárne na uhoľné palivo?

Aby stanica fungovala nepretržite, po koľajniciach sa neustále priváža uhlie, ktoré sa vykladá pomocou špeciálnych vykladacích zariadení. Ďalej sú to prvky, cez ktoré sa vyložené uhlie dodáva do skladu. Ďalej palivo vstupuje do drviaceho zariadenia. V prípade potreby je možné obísť proces dodávky uhlia do skladu a preložiť ho priamo do drvičov z vykladacích zariadení. Po absolvovaní tohto štádia vstupujú rozdrvené suroviny do zásobníka surového uhlia. Ďalším krokom je dodávka materiálu cez podávače do mlynov na práškové uhlie. Potom sa uhoľný prach pomocou pneumatickej dopravy privádza do zásobníka uhoľného prachu. Po tejto ceste látka obchádza prvky ako separátor a cyklón a z násypky už prúdi cez podávače priamo do horákov. Vzduch prechádzajúci cyklónom je nasávaný ventilátorom mlyna a následne privádzaný do spaľovacej komory kotla.

Ďalej pohyb plynu vyzerá približne takto. Prchavá látka vytvorená v komore spaľovacieho kotla prechádza postupne cez také zariadenia, ako sú plynové kanály kotolne, a potom, ak sa použije systém prihrievania pary, plyn sa privádza do primárneho a sekundárneho prehrievača. V tomto oddelení, ako aj v ekonomizéri vody, plyn odovzdáva svoje teplo na ohrev pracovnej tekutiny. Ďalej je nainštalovaný prvok nazývaný prehrievač vzduchu. Tu sa tepelná energia plynu využíva na ohrev privádzaného vzduchu. Po prechode všetkými týmito prvkami prchavá látka prechádza do zberača popola, kde sa čistí od popola. Potom dymové čerpadlá nasávajú plyn von a uvoľňujú ho do atmosféry pomocou plynového potrubia.

Tepelné elektrárne a jadrové elektrárne

Pomerne často vzniká otázka, čo je spoločné medzi tepelnými elektrárňami a či existujú podobnosti v princípoch fungovania tepelných elektrární a jadrových elektrární.

Ak hovoríme o ich podobnosti, je ich niekoľko. Po prvé, obe sú postavené tak, že na svoju prácu využívajú prírodný zdroj, ktorý je fosílny a vylučovaný. Okrem toho je možné poznamenať, že oba objekty sú zamerané na výrobu nielen elektrickej energie, ale aj tepelnej energie. Podobnosti v princípoch fungovania spočívajú aj v tom, že tepelné elektrárne a jadrové elektrárne majú v prevádzkovom procese zapojené turbíny a parogenerátory. Ďalej je tu len niekoľko rozdielov. Medzi ne patrí aj to, že napríklad náklady na výstavbu a elektrinu získanú z tepelných elektrární sú oveľa nižšie ako z jadrových elektrární. Ale na druhej strane jadrové elektrárne neznečisťujú ovzdušie, pokiaľ je odpad správne likvidovaný a nedochádza k nehodám. Zatiaľ čo tepelné elektrárne vďaka princípu fungovania neustále vypúšťajú do ovzdušia škodlivé látky.

Tu je hlavný rozdiel v prevádzke jadrových elektrární a tepelných elektrární. Ak sa v tepelných zariadeniach tepelná energia zo spaľovania paliva najčastejšie prenáša na vodu alebo sa mení na paru, tak v jadrových elektrárňach sa energia odoberá zo štiepenia atómov uránu. Výsledná energia sa využíva na ohrev rôznych látok a voda sa tu využíva pomerne zriedkavo. Všetky látky sú navyše obsiahnuté v uzavretých, utesnených okruhoch.

Diaľkové vykurovanie

V niektorých tepelných elektrárňach môže ich návrh obsahovať systém, ktorý rieši vykurovanie samotnej elektrárne, ako aj priľahlej obce, ak existuje. Do sieťových ohrievačov tohto zariadenia sa odoberá para z turbíny a je tu aj špeciálne vedenie na odvod kondenzátu. Voda sa dodáva a odvádza cez špeciálny potrubný systém. Elektrická energia, ktorá bude týmto spôsobom generovaná, je odvádzaná z elektrického generátora a prenášaná k spotrebiteľovi, pričom prechádza cez stupňovité transformátory.

Základná výbava

Ak hovoríme o hlavných prvkoch prevádzkovaných v tepelných elektrárňach, sú to kotolne, ako aj turbínové jednotky spárované s elektrickým generátorom a kondenzátorom. Hlavným rozdielom medzi hlavným zariadením a doplnkovým zariadením je, že má štandardné parametre z hľadiska výkonu, produktivity, parametrov pary, ako aj napätia a prúdu atď. Možno tiež poznamenať, že typ a počet hlavných prvkov sa vyberajú v závislosti od toho, koľko energie je potrebné získať z jednej tepelnej elektrárne, ako aj od jej prevádzkového režimu. Animácia princípu fungovania tepelných elektrární môže pomôcť pochopiť túto problematiku podrobnejšie.

Abstrakt k disciplíne „Úvod do réžie“

Dokončil študent Mikhailov D.A.

Štátna technická univerzita v Novosibirsku

Novosibirsk, 2008

Úvod

Elektráreň je elektráreň slúžiaca na premenu prírodnej energie na elektrickú energiu. Typ elektrárne je určený predovšetkým typom prírodnej energie. Najrozšírenejšie sú tepelné elektrárne (TPP), ktoré využívajú tepelnú energiu uvoľnenú spaľovaním fosílnych palív (uhlie, ropa, plyn a pod.). Tepelné elektrárne vyrábajú asi 76 % elektriny vyrobenej na našej planéte. Je to spôsobené prítomnosťou fosílnych palív takmer vo všetkých oblastiach našej planéty; možnosť prepravy organického paliva z miesta ťažby do elektrárne umiestnenej v blízkosti spotrebiteľov energie; technický pokrok v tepelných elektrárňach, zabezpečenie výstavby tepelných elektrární s vysokým výkonom; možnosť využitia odpadového tepla z pracovnej tekutiny a jeho dodávanie spotrebiteľom okrem elektrickej energie aj tepelnej energie (parou alebo horúcou vodou) a pod. Tepelné elektrárne určené len na výrobu elektriny sa nazývajú kondenzačné elektrárne (CPP). Elektrárne určené na kombinovanú výrobu elektrickej energie a dodávku pary, ako aj horúcej vody tepelným odberateľom, majú parné turbíny s medziodberom pary alebo s protitlakom. V takýchto zariadeniach sa teplo odpadovej pary čiastočne alebo dokonca úplne využíva na zásobovanie teplom, čím sa znižujú tepelné straty chladiacou vodou. Podiel parnej energie premenenej na elektrickú energiu pri rovnakých počiatočných parametroch v zariadeniach s vykurovacími turbínami je však nižší ako v zariadeniach s kondenzačnými turbínami. Tepelné elektrárne, v ktorých sa odpadová para spolu s výrobou elektriny využíva na zásobovanie teplom, sa nazývajú kombinované elektrárne (KVET).

Obrázok 1 znázorňuje typický tepelný diagram kondenzačnej jednotky využívajúcej organické palivo.

Obr.1 Schéma tepelnej schémy tepelnej elektrárne

1 – parný kotol; 2 – turbína; 3 – elektrický generátor; 4 – kondenzátor; 5 – čerpadlo kondenzátu; 6 – nízkotlakové ohrievače; 7 – odvzdušňovač; 8 – napájacie čerpadlo; 9 – vysokotlakové ohrievače; 10 – drenážne čerpadlo.

Tento okruh sa nazýva okruh s medziprehrievaním pary. Ako je známe z kurzu termodynamiky, tepelná účinnosť takéhoto okruhu s rovnakými počiatočnými a konečnými parametrami a správnou voľbou parametrov medziprehrievania je vyššia ako v okruhu bez medziprehrevu.

Uvažujme o princípoch fungovania tepelných elektrární. Palivo a okysličovadlo, ktorým je zvyčajne ohriaty vzduch, nepretržite prúdia do kotla (1). Používaným palivom je uhlie, rašelina, plyn, ropná bridlica alebo vykurovací olej. Väčšina tepelných elektrární u nás využíva ako palivo uhoľný prach. Vplyvom tepla vznikajúceho pri spaľovaní paliva sa voda v parnom kotli ohrieva, vyparuje a vzniknutá nasýtená para prúdi parovodom do parnej turbíny (2). Účelom je premena tepelnej energie pary na mechanickú energiu.

Všetky pohyblivé časti turbíny sú pevne spojené s hriadeľom a otáčajú sa s ním. V turbíne sa kinetická energia prúdov pary prenáša na rotor nasledovne. Para vysokého tlaku a teploty, ktorá má vysokú vnútornú energiu, vstupuje do dýz (kanálov) turbíny z kotla. Prúd pary s vysokou rýchlosťou, často nad rýchlosťou zvuku, nepretržite vyteká z dýz a vstupuje do lopatiek turbíny namontovaných na kotúči pevne spojenom s hriadeľom. V tomto prípade sa mechanická energia prúdu pary premieňa na mechanickú energiu rotora turbíny, presnejšie povedané, na mechanickú energiu rotora turbogenerátora, keďže hriadele turbíny a elektrického generátora (3) sú vzájomne prepojené. V elektrickom generátore sa mechanická energia premieňa na elektrickú energiu.

Za parnou turbínou sa vodná para, už pri nízkom tlaku a teplote, dostáva do kondenzátora (4). Para sa tu pomocou chladiacej vody čerpanej cez rúrky umiestnené vo vnútri kondenzátora premieňa na vodu, ktorá je privádzaná do odvzdušňovača (7) čerpadlom kondenzátu (5) cez regeneračné ohrievače (6).

Odvzdušňovač sa používa na odstránenie plynov v ňom rozpustených z vody; zároveň sa v ňom, podobne ako v regeneračných ohrievačoch, ohrieva napájacia voda parou, odoberanou na tento účel z výstupu turbíny. Odvzdušnenie sa vykonáva, aby sa obsah kyslíka a oxidu uhličitého v ňom dostal na prijateľné hodnoty a tým sa znížila rýchlosť korózie vo vodných a parných cestách.

Odvzdušnená voda je privádzaná do kotolne napájacím čerpadlom (8) cez ohrievače (9). Kondenzát vykurovacej pary vznikajúci v ohrievačoch (9) je kaskádovito vedený do odvzdušňovača a kondenzát vykurovacej pary ohrievačov (6) je privádzaný odtokovým čerpadlom (10) do potrubia, ktorým kondenzát z kondenzátora (4) prúdi.

Technicky najťažšia je organizácia prevádzky tepelných elektrární spaľujúcich uhlie. Zároveň je podiel takýchto elektrární v domácej energetike vysoký (~30 %) a plánuje sa jeho zvyšovanie.

Technologická schéma takejto uhoľnej elektrárne je na obr.2.

Obr. 2 Technologická schéma tepelnej elektrárne spaľujúcej práškové uhlie

1 – železničné vozne; 2 – vykladacie zariadenia; 3 – sklad; 4 – pásové dopravníky; 5 – drváreň; 6 – bunkre na surové uhlie; 7 – mlyny na práškové uhlie; 8 – oddeľovač; 9 – cyklóna; 10 – bunker na uhoľný prach; 11 – podávače; 12 – ventilátor mlyna; 13 – spaľovacia komora kotla; 14 – dúchací ventilátor; 15 – zberače popola; 16 – odsávače dymu; 17 – komín; 18 – nízkotlakové ohrievače; 19 – vysokotlakové ohrievače; 20 – odvzdušňovač; 21 – napájacie čerpadlá; 22 – turbína; 23 – turbínový kondenzátor; 24 – čerpadlo kondenzátu; 25 – obehové čerpadlá; 26 – prijímacia studňa; 27 – odpadová studňa; 28 – chemická predajňa; 29 – sieťové ohrievače; 30 – potrubie; 31 – potrubie na odvod kondenzátu; 32 – elektrické rozvádzače; 33 – kalové čerpadlá.

Palivo v železničných vozňoch (1) je privádzané do vykladacích zariadení (2), odkiaľ je pomocou pásových dopravníkov (4) odosielané do skladu (3) a zo skladu je palivo privádzané do drvárne (5). Palivo je možné dodávať do drviarne a priamo z vykladacích zariadení. Z drvárne prúdi palivo do zásobníkov surového uhlia (6) a odtiaľ cez podávače do mlynov na práškové uhlie (7). Uhoľný prach je pneumaticky dopravovaný cez separátor (8) a cyklón (9) do násypky (10) uhoľného prachu a odtiaľ podávačmi (11) do horákov. Vzduch z cyklónu je nasávaný ventilátorom mlyna (12) a privádzaný do spaľovacej komory kotla (13).

Plyny vznikajúce pri spaľovaní v spaľovacej komore po jej opustení postupne prechádzajú cez plynové kanály kotlového zariadenia, kde v prehrievači pary (primárnom a sekundárnom, ak sa vykonáva cyklus s medziprehrievaním pary) a voda ekonomizér odovzdáva teplo pracovnej tekutine a v ohrievači vzduchu - dodávaný do parného kotla do vzduchu. Potom sa v zberačoch popola (15) plyny čistia z popolčeka a uvoľňujú do atmosféry cez komín (17) pomocou odsávačov dymu (16).

Troska a popol padajúce pod spaľovaciu komoru, ohrievač vzduchu a zberače popola sa zmývajú vodou a pretekajú cez kanály do vrecovacích čerpadiel (33), ktoré ich prečerpávajú na skládky popola.

Vzduch potrebný na spaľovanie je privádzaný do ohrievačov vzduchu parného kotla dúchadlom (14). Vzduch sa zvyčajne odoberá z hornej časti kotolne a (pri veľkokapacitných parných kotloch) z vonkajšej strany kotolne.

Prehriata para z parného kotla (13) vstupuje do turbíny (22).

Kondenzát z kondenzátora turbíny (23) je privádzaný čerpadlami kondenzátu (24) cez nízkotlakové regeneračné ohrievače (18) do odvzdušňovača (20) a odtiaľ podávacími čerpadlami (21) cez vysokotlakové ohrievače (19) do ekonomizér kotla.

V tejto schéme sa straty pary a kondenzátu dopĺňajú chemicky demineralizovanou vodou, ktorá je privádzaná do potrubia kondenzátu za kondenzátorom turbíny.

Chladiaca voda je privádzaná do kondenzátora z prijímacej studne (26) vodovodu obehovými čerpadlami (25). Ohriata voda sa vypúšťa do odpadovej studne (27) toho istého zdroja v určitej vzdialenosti od miesta odberu, dostatočnej na to, aby sa ohriata voda nezmiešala s odoberanou vodou. V chemickej dielni (28) sú umiestnené zariadenia na chemickú úpravu prídavnej vody.

Schémy môžu zabezpečiť malé sieťové vykurovacie zariadenie na diaľkové vykurovanie elektrárne a priľahlej dediny. Para sa dodáva do sieťových ohrievačov (29) tohto zariadenia z odsávania turbíny a kondenzát sa odvádza potrubím (31). Sieťová voda sa privádza do ohrievača a odvádza sa z neho potrubím (30).

Generovaná elektrická energia sa odvádza z elektrického generátora k externým spotrebičom prostredníctvom stupňovitých elektrických transformátorov.

Na napájanie elektromotorov, osvetľovacích zariadení a zariadení elektrárne elektrickou energiou slúži pomocný elektrický rozvádzač (32).

Záver

Abstrakt predstavuje základné princípy fungovania tepelných elektrární. Tepelná schéma elektrárne je uvažovaná na príklade prevádzky kondenzačnej elektrárne, ako aj technologická schéma na príklade uhoľnej elektrárne. Sú uvedené technologické princípy výroby elektrickej energie a tepla.

Bibliografia

Sterman L.S. Tepelné a jadrové elektrárne: Učebnica pre vysoké školy / L.S. Sterman, V.M. Lavygin, S.G. Ticho. – M.: Energoatomizdat, 1995. – 416 s.

Ryzhkin V.Ya. Tepelné elektrárne: Učebnica pre vysoké školy / Ed. V.Ya. Girshfeld. – M: Energoatomizdat, 1987. – 328 s.