Тепловая электростанция принцип работы: Принцип работы ТЭЦ, устройство ТЭС

Принцип работы ТЭЦ, устройство ТЭС

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО

2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО

2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Сургутская ГРЭС-2

Принцип работы ТЭЦ

Чтобы газ лучше горел, в котлах установлены тягодутьевые механизмы. В котел подается воздух, который служит окислителем в процессе сгорания газа. Для снижения уровня шума механизмы снабжены шумоглушителями. Образовавшиеся при горении топлива дымовые газы отводятся в дымовую трубу и рассеиваются в атмосфере.

Раскаленный газ устремляется по газоходу и нагревает воду, проходящую по специальным трубкам котла. При нагревании вода превращается в перегретый пар, который поступает в паровую турбину. Пар поступает внутрь турбины и начинает вращать лопатки турбины, которые связаны с ротором генератора. Энергия пара превращается в механическую энергию. В генераторе механическая энергия переходит в электрическую, ротор продолжает вращаться, создавая в обмотках статора переменный электрический ток.

Через повышающий трансформатор и понижающую трансформаторную подстанцию электроэнергия по линиям электропередач поступает потребителям. Отработавший в турбине пар направляется в конденсатор, где превращается в воду и возвращается в котел. На ТЭЦ вода движется по кругу. Градирни предназначены для охлаждения воды. На ТЭЦ используются вентиляторные и башенные градирни. Вода в градирнях охлаждается атмосферным воздухом. В результате выделяется пар, который мы и видим над градирней в виде облаков. Вода в градирнях под напором поднимается вверх и водопадом падает вниз в аванкамеру, откуда поступает обратно на ТЭЦ. Для снижения капельного уноса градирни оснащены водоуловителями.

Водоснабжение осуществляется от Москвы-реки. В здании химводоочистки вода очищается от механических примесей и поступает на группы фильтров. На одних она подготавливается до уровня очищенной воды для подпитки теплосети, на других — до уровня обессоленной воды и идет на подпитку энергоблоков.

Цикл, используемый для горячего водоснабжения и теплофикации, также замкнутый. Часть пара из паровой турбины направляется в водонагреватели. Далее горячая вода направляется в тепловые пункты, где происходит теплообмен с водой, поступающей из домов.

Высококлассные специалисты «Мосэнерго» круглосуточно поддерживают процесс производства, обеспечивая огромный мегаполис электроэнергией и теплом.

Как работает парогазовый энергоблок


Принцип работы и типы ТЭЦ, устройство ТЭС

Что такое АЭС?

Атомная электростанция (АЭС) – это объект, на котором для производства энергии используется реакция распада ядерного топлива.

Попытки использования управляемой (то есть контролируемой, прогнозируемой) ядерной реакции для выработки электроэнергии были предприняты советскими и американскими учеными одновременно – в 40-х годах прошлого века. В 50-х годах «мирный атом» стал реальностью, и во многих странах мира стали строить АЭС.

Центральным узлом любой АЭС является ядерная установка, в которой происходит реакция. При распаде радиоактивных веществ происходит выделение огромного количества тепла. Выделяемая тепловая энергия используется для нагрева теплоносителя (как правило, воды), который, в свою очередь, нагревает воду второго контура до перехода ее в пар. Горячий пар вращает турбины, благодаря чему происходит образование электроэнергии.

В мире не утихают споры о целесообразности использования атомной энергии для выработки электричества. Сторонники АЭС говорят об их высокой продуктивности, безопасности реакторов последнего поколения, а также о том, что такие электростанции не загрязняют окружающую среду. Противники утверждают, что АЭС потенциально чрезвычайно опасны, а их эксплуатация и, особенно, утилизация отработанного топлива сопряжены с огромными расходами.

Что такое ТЭС?

Наиболее традиционным и распространенным в мире видом электростанциЙ являются ТЭС. Тепловые электростанции (так расшифровывается данная аббревиатура) вырабатывают электроэнергию за счет сжигания углеводородного топлива – газа, угля, мазута.


Схема работы ТЭС выглядит следующим образом: при сгорании топлива образуется большое количество тепловой энергии, с помощью которой нагревается вода. Вода превращается в перегретый пар, который подается в турбогенератор. Вращаясь, турбины приводят в движение детали электрогенератора, образуется электрическая энергия.

На некоторых ТЭЦ фаза передачи тепла теплоносителю (воде) отсутствует. В них используются газотурбинные установки, в которых турбину вращают газы, полученные непосредственно при сжигании топлива.

Существенным преимуществом ТЭС считается доступность и относительная дешевизна топлива. Однако есть у тепловых станций и недостатки. Это, прежде всего, экологическая угроза окружающей среде. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ. Чтобы сделать ТЭС более безопасными, применяется ряд методов, в том числе: обогащение топлива, установка специальных фильтров, задерживающих вредные соединения, использование рециркуляции дымовых газов и т.п.

Что такое ТЭЦ?

Само название данного объекта напоминает предыдущее, и на самом деле, ТЭЦ, как и тепловые электростанции преобразуют тепловую энергию сжигаемого топлива. Но помимо электроэнергии теплоэлектроцентрали (так расшифровывается ТЭЦ) поставляют потребителям тепло. ТЭЦ особенно актуальны в холодных климатических зонах, где нужно обеспечить жилые дома и производственные здания теплом. Именно поэтому ТЭЦ так много в России, где традиционно используется центральное отопление и водоснабжение городов.

По принципу работы ТЭЦ относятся к конденсационным электростанциям, но в отличие от них, на теплоэлектроцентралях часть выработанной тепловой энергии идет на производство электричества, а другая часть – на нагрев теплоносителя, который и поступает к потребителю.


ТЭЦ более эффективна по сравнению с обычными ТЭС, поскольку позволяет использовать полученную энергию по максимуму. Ведь после вращения электрогенератора пар остается горячим, и эту энергию можно использовать для отопления.

Помимо тепловых, существуют атомные ТЭЦ, которые в перспективе должны сыграть ведущую роль в электро- и теплоснабжении северных городов.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО2, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Типы ТЭЦ

По типу соединения котлов и турбин теплоэлектроцентрали могут быть блочные и неблочные (с поперечными связями). На блочных ТЭЦ котлы и турбины соединены попарно (иногда применяется дубль-блочная схема: два котла на одну турбину). Такие блоки имеют, как правило, большую электрическую мощность: 100—300 МВт.


ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в Северодвинске


ТЭЦ-5 в Новосибирске

Схема с поперечными связями позволяет перебросить пар от любого котла на любую турбину, что повышает гибкость управления станцией. Однако для этого необходимо установить крупные паропроводы вдоль главного корпуса станции. Кроме того, все котлы и все турбины, объединённые в схему, должны иметь одинаковые номинальные параметры пара (давление, температуру). Если в разные годы на ТЭЦ устанавливалось основное оборудование разных параметров, должно быть несколько схем с поперечными связями. Для принудительного изменения параметров пара может быть использовано редукционно-охладительное устройство (РОУ).

По типу паропроизводящих установок могут быть ТЭЦ с паровыми котлами, с парогазовыми установками, с ядерными реакторами (атомная ТЭЦ). Могут быть ТЭЦ без паропроизводящих установок — с газотурбинными установками. Поскольку ТЭЦ часто строятся, расширяются и реконструируются в течение десятков лет (что связано с постепенным ростом тепловых нагрузок), то на многих станциях имеются установки разных типов. Паровые котлы ТЭЦ различаются также по типу топлива: уголь, мазут, газ.

По типу выдачи тепловой мощности различают турбины с регулируемыми теплофикационными отборами пара (в обозначении турбин, выпускаемых в России, присутствует буква «Т», например, Т-110/120-130), с регулируемыми производственными отборами пара («П»), с противодавлением («Р»). Обычно имеется 1—2 регулируемых отбора каждого вида; при этом количество нерегулируемых отборов, используемых для регенерации тепла внутри тепловой схемы турбины, может быть любым (как правило, не более 9, как для турбины Т-250/300-240). Давление в производственных отборах (номинальное значение примерно 1—2 МПа) обычно выше, чем в теплофикационных (примерно 0,05—0,3 МПа). Термин «Противодавление» означает, что турбина не имеет конденсатора, а весь отработанный пар уходит на производственные нужды обслуживаемых предприятий. Такая турбина не может работать, если нет потребителя пара противодавления. В похожем режиме могут работать теплофикационные турбины (типа «Т») при полной тепловой нагрузке: в таком случае весь пар уходит в отопительный отбор, однако давление в конденсаторе поддерживается немногим более номинального (обычно не более 12—17 кПа). Для некоторых турбин возможна работа на «ухудшенном вакууме» — до 20 кПа и более.

Кроме того, выпускаются паровые турбины со смешанным типом отборов: с регулируемыми теплофикационными и производственными отборами («ПТ»), с регулируемыми отборами и противодавлением («ПР») и др. На ТЭЦ могут одновременно работать турбины различных типов в зависимости от требуемого сочетания тепловых нагрузок.

ТЭС и ТЭЦ: различия

Часто люди путают эти два понятия. ТЭЦ, по сути, как мы выяснили, является одной из разновидностей ТЭС. Отличается такая станция от других типов ТЭС прежде всего тем, что часть вырабатываемой ею тепловой энергии идет на бойлеры, установленные в помещениях для их обогрева или же для получения горячей воды.

Также люди часто путают названия ГЭС и ГРЭС. Связано это прежде всего со сходством аббревиатур. Однако ГЭС принципиально отличается от ГРЭС. Оба этих вида станций возводятся на реках. Однако на ГЭС, в отличие от ГРЭС, в качестве источника энергии используется не пар, а непосредственно сам водяной поток.

Какие предъявляются требования к ТЭС

ТЭС — это тепловая электрическая станция, на которой выработка электроэнергии и ее потребление производятся одномоментно. Поэтому такой комплекс должен полностью соответствовать ряду экономических и технологических требований. Это обеспечит бесперебойное и надежное обеспечение потребителей электроэнергией. Так:

  • помещения ТЭС должны иметь хорошее освещение, вентиляцию и аэрацию;
  • должна быть обеспечена защита воздуха внутри станции и вокруг нее от загрязнения твердыми частицами, азотом, оксидом серы и т. д.;
  • источники водоснабжения следует тщательно защищать от попадания в них сточных вод;
  • системы водоподготовки на станциях следует обустраивать безотходные.

Преимущества ТЭС

ТЭС — это, таким образом, станция, основным типом оборудования на которой являются турбины и генераторы. К плюсам таких комплексов относят в первую очередь:

  • дешевизну возведения в сравнении с большинством других видов электростанций;
  • дешевизну используемого топлива;
  • невысокую стоимость выработки электроэнергии.

Также большим плюсом таких станций считается то, что построены они могут быть в любом нужном месте, вне зависимости от наличия топлива. Уголь, мазут и т. д. могут транспортироваться на станцию автомобильным или железнодорожным транспортом.

Еще одним преимуществом ТЭС является то, что они занимают очень малую площадь в сравнении с другими типами станций.

Главное – электричество

Обозначение «ГРЭС»  – пережиток советского индустриального мегапроекта, на начальном этапе которого, в рамках плана ГОЭЛРО, решалась задача ликвидации дефицита, прежде всего, электрической энергии. Расшифровывается оно просто – «государственная районная электрическая станция». Районами в СССР называли территориальные объединения (промышленности с населением), в которых можно было организовать единое энергоснабжение. И в узловых географических точках, обычно вблизи крупных месторождений сырья, которое можно было использовать в качестве топлива, и ставили ГРЭС. Впрочем, газ на такие станции можно подавать и по трубопроводам, а уголь, мазут и другие виды топлива завозить по железной дороге. А на Березовскую ГРЭС компании «Юнипро» в красноярском Шарыпово уголь вообще приходит по 14-километровому конвейеру.

В современном понимании ГРЭС – это конденсационная электростанция (КЭС), по сравнению с ТЭЦ, очень мощная. Ведь главная задача такой станции – выработка электроэнергии, причем в базовом режиме (то есть равномерно в течение дня, месяца или года).
Поэтому ГРЭС, как правило, расположены вдали от крупных городов – благодаря линиям электропередач такие объекты генерации работают на всю энергосистему. И даже на экспорт – как, например, Гусиноозерская ГРЭС в Бурятии, с момента своего запуска в 1976 году обеспечивающая львиную долю поставок в Монголию. И выполняющая для этой страны роль «горячего резерва».

Интересно, что далеко не все станции, имеющие в своем названии аббревиатуру «ГРЭС», являются конденсационными; некоторые из них давно работают как теплоэлектроцентрали. Например, Кемеровская ГРЭС «Сибирской генерирующей компании» (СГК). «Изначально, в 1930-е годы, она вырабатывала только электроэнергию. Тем более что энергодефицит тогда был большой. Но когда вокруг станции вырос город Кемерово, на первый план вышел другой вопрос – как отапливать жилые кварталы? Тогда станцию перепрофилировали в классическую теплоэлектроцентраль, оставив лишь историческое название – ГРЭС. Для того, чтобы работник с гордостью мог сказать: «Я работаю на ГРЭС!». Потребление угля на электричество и тепло на станции идет сегодня в пропорции 50 на 50», — объясняет «Кислород.ЛАЙФ» начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала СГК Алексей Кутырев.

В то же время на других ГРЭС, входящих в СГК – например, на Томь-Усинской (1345,4 МВт) и Беловской (1260 МВт) в Кузбассе, а также на Назаровской (1308 МВт) в Красноярском крае – 97% сжигаемого угля идет на генерацию электричества. И всего 3% – на выработку тепла. И такая же картина, за редким исключением – практически на любой другой ГРЭС.

Алексей Кутырев    начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»

Крупнейшей в России ГРЭС и третьей в мире тепловой станцией является Сургутская ГРЭС-2(входит в «Юнипро») – ее мощность 5657,1 МВт (мощнее в нашей стране – только две ГЭС, Саяно-Шушенская и Красноярская). При довольно приличном КИУМ более 64,5% эта станция выработала в 2017 году почти 32 млрд кВт*часов электрической энергии. Эта ГРЭС работает на попутном нефтяном и природном газе. Крупнейшей же по мощности ГРЭС в стране, работающей на твердом топливе (угле), является Рефтинская — она расположена в 100 км от Екатеринбурга. 3,8 ГВт электрической мощности позволяют вырабатывать объемы, покрывающие 40% потребности всей Свердловской области. В качестве основного топлива на станции используется экибастузский каменный уголь.


Кемеровская ГРЭС давно перепрофилирована в классическую теплоэлектроцентраль, ей оставлено лишь историческое название – ГРЭС.

В приоритете – тепло

Теплоэнергоцентрали (ТЭЦ) – это еще один тип ТЭС, но это не конденсационная, а теплофикационная станция.  ТЭЦ, главным образом, производят тепло – в виде технологического пара и горячей воды (в том числе для горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Поэтому ТЭЦ являются ключевым элементом в централизованных системах теплоснабжения в городах, по уровню проникновения которых Россия является одним из мировых лидеров. Средние и малые ТЭЦ являются также незаменимыми спутниками крупных промышленных предприятий. Ключевая черта ТЭЦ – когенерация: одновременное производство тепла и электричества . Это и эффективнее, и выгоднее выработки, например, только электроэнергии (как на ГРЭС) или только тепла (как на котельных). Поэтому в СССР в свое время и сделали ставку на повсеместное развитие теплофицикации.

Принципиальное отличие ТЭЦ от ГРЭС, при том что все это котлотурбинные и паротурбинные электростанции — разные типы турбин. На теплоэлектроцентралях ставят теплофикационные турбины марки «Т», отличие которых от конденсационных турбин типа «К» (которые работают на ГРЭС) – наличие регулируемых отборов пара. В дальнейшем он направляется, например, к подогревателям сетевой воды, откуда она идет в батареи квартир или в краны с горячей водой. Наибольшее распространение в нашей стране исторически получили турбины Т-100, так называемые «сотки». Но работают на ТЭЦ и противодавленческие турбины типа «Р», которые производят технологический пар (у них нет конденсатора и пар, после того, как выработал электроэнергию в проточной части, идет напрямую промышленному потребителю). Бывают и турбины типа «ПТ», которые могут работать и на промышленность, и на теплофикацию.

В турбинах типа «К» процесс расширения пара в проточной части заканчивается его кондесацией (что позволяет получать на одной установке большую мощность – до 1,6 ГВт и более).

Алексей Кутырев    начальник управления эксплуатации ТЭС Кузбасского филиала

«Для ТЭЦ электроэнергия, в отличие от ГРЭС – продукт побочный, такие станции в СССР и в России работают, прежде всего, для подогрева теплоносителя – и вырабатывают тепло, которое потом идет в жилые дома или на промышленные предприятия в виде пара. А сколько получается в итоге электроэнергия – не так уж и важно. Важно – выдать нужные гигакалории, чтобы потребителям, в основном – населению, было комфортно»

В отопительный сезон ТЭЦ работают по так называемому «тепловому графику» – поддерживают температуру сетевой воды в магистрали в зависимости от температуры наружного воздуха. В этом режиме ТЭЦ могут нести и базовую нагрузку по электроэнергии, демонстрируя, кстати, очень высокие коэффициенты использования установленной мощности (КИУМ). По электрическому графику ТЭЦ обычно работают в теплые месяцы года, когда отборы на теплофикацию с турбин отключаются. ГРЭС же работают исключительно по электрическому графику.

Нетрудно догадаться, что ТЭЦ в России гораздо больше ГРЭС – и все они, как правило, сильно различаются по мощности. Вариантов их работы также великое множество. Некоторые ТЭЦ, например, работают как ГРЭС — такова, к примеру, ТЭЦ-10 компании «Иркутскэнерго». Другие функционируют в тесной спайке с промышленными предприятиями – и потому не снижают свою мощность даже в летний период. Например, Казанская ТЭЦ-3 ТГК-16 снабжает паром гигант химиндустрии – «Казаньоргсинтез» (обе компании входят в Группу ТАИФ). А Ново-Кемеровская ТЭЦ СГК генерирует пар для нужд КАО «Азот». Некоторые станции обеспечивают теплом и горячей водой преимущественно население – например, все четыре ТЭЦ в Новосибирске с 1990-х практически прекратили производство технологического пара.

Случается, что теплоэлектроцентрали вообще не производят электрической энергии – хотя таких сейчас и меньшинство. Связано это с тем, что в отличие от гигакалорий, стоимость которых жестко регулируются государством, киловатты в России являются рыночным товаром. В этих условиях даже те ТЭЦ, что ранее не работали на оптовый рынок электроэнергии и мощности, постарались на него выйти. В структуре СГК, например, такой путь прошла Красноярская ТЭЦ-3, до марта 2012 года вырабатывавшая только тепловую энергию. Но с 1 марта того года на ней ввели в строй первый угольный энергоблок в России на 208 МВт, построенный в рамках ДПМ. С тех пор эта станция вообще стала образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности.


Красноярская ТЭЦ-3 до марта 2012 года вырабатывала только тепловую энергию. А сейчас является образцово-показательной в СГК по энергоэффективности и экологичности.

Крупнейшие ТЭЦ в России работают на газе и находятся под крылом «Мосэнерго». Самой мощной, вероятно, можно считать ТЭЦ-26, расположенную в московском районе Бирюлево Западное – по крайней мере, по показателю электрической мощности 1841 МВт она опережает все другие ТЭЦ страны. Эта электростанция обеспечивает централизованное теплоснабжение промышленных предприятий, общественных и жилых зданий с населением более 2 млн человек в районах Чертаново, Ясенево, Бирюлево и Марьино. Тепловая мощность у этой ТЭЦ хоть и высока (4214 Гкал/час), но не является рекордной. У ТЭЦ-21 того же «Мосэнерго» мощность по теплу выше – 4918 Гкал/час, хотя по электроэнергии она немногим уступает «коллеге» (1,76 ГВт).

Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС

Как известно, технологический процесс на ТС заключается в поэтапном преобразовании различных видов энергии. Технологический процесс имеет особенность — конечный продукт — электроэнергия — не подлежит складированию. Косвенным показателем соответствия между паропроизводительностью котла мощностью турбины служит давление перегретого пара.

Современные ТЭС делятся на два типа:

  1. С поперечными связями. Основной агрегат по пару и воде связаны между собой
  2. С блочной компоновкой. При таком типе основное оборудование описывается отдельным технологическим процессом в пределах каждого энергоблока.

Для описания технологических процессов и формирования критериев управления составляются математические модели. Их изображают в форме уравнений.

В качестве объекта управления, характеризующего технологический процесс на ТЭС в целом, обычно выбирают типичный энергоблок. Технологический процесс, протекающий в таком блоке, можно представить в виде двух последовательных процессов: в паровом котле и турбогенераторе.

Экологические аспекты использования

Энергетика является одним из тех секторов мировой экономики, изменения в которых необходимы, чтобы избежать неприемлемых последствий глобального потепления. Оценки энергоинфраструктуры на основе глобального 2эмиссионного бюджета CO показывают, что после 2017 года в мире не должны вводиться в строй новые электростанции, работающие на ископаемом топливе.

Тепловые электростанции зачастую становятся «мишенями» для радикально настроенных климатических активистов.

Источники

  • http://www.vseznaika.org/proizvodstvo/chto-takoe-aes-tec-i-tes/
  • https://www.techcult.ru/technology/5057-princip-raboty-i-ustrojstvo-tec-tes
  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BB%D1%8C
  • https://www.syl.ru/article/315522/tes—eto-chto-takoe-tes-i-tets-razlichiya
  • https://sibgenco.online/news/element/what-distinguishes-tpp-from-tpp/
  • https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BD%D1%86%D0%B8%D1%8F

[свернуть]

Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)?

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива — угля, нефти и природного газа — для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Мазутный, угольный или газовый котел

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.

Тепловые электростанции: виды и принцип работы

Превращение природных энергетических ресурсов в электричество осуществляется с помощью специальных установок, функционирующих на различных принципах. Среди них наиболее широкое распространение получили тепловые электростанции, применяющие для работы жидкое, твердое и газообразное органическое топливо. Они вырабатывают более 70% всей мировой электроэнергии и располагаются поблизости от месторождений природных ресурсов. Многие ТЭС производят не только электричество, но и тепловую энергию.

Виды тепловых электростанций

Стандартная тепловая электростанция представляет собой целый комплекс, включающий в себя различные устройства и оборудование, преобразующие топливную энергию в электричество и тепло.

Подобные установки отличаются параметрами и техническими характеристиками, по которым и выполняется их классификация:

  • В соответствии с видами и назначением поставляемой электроэнергии, тепловые станции могут быть районными и промышленными. Районные установки известны как ГРЭС или КЭС и предназначены для обслуживания всех потребителей региона. Электростанции, вырабатывающие тепло, называются ТЭЦ. Мощность районных станций превышает 1 млн. кВт. Промышленные электростанции предназначены для электро- и теплоснабжения конкретных предприятий и производственных комплексов. Их мощность значительно меньше, чем у ГРЭС и устанавливается в соответствии с потребностями того или иного объекта.
  • Все типы тепловых электростанций работают на различных источниках энергии. Прежде всего, это обычные органические ресурсы, используемые большинством ТЭС и продукты нефтепереработки. Наибольшее распространение получили уголь, природный газ, мазут. Наиболее прогрессивные установки работают на ядерном топливе и называются атомными электростанциями – АЭС.
  • Силовые установки, преобразующие энергию тепла в электричество, бывают паротурбинными, газотурбинными и смешанной парогазовой конструкции.
  • Технологическая схема паропроводов ТЭС может быть разной. В блочных конструкциях тепловые электрические станции используют одинаковые энергетические установки или энергоблоки. В них пар от котла подается лишь к собственной турбине и после конденсации он вновь возвращается в свой котел. По данной схеме построено большинство ГРЭС (КЭС) и ТЭЦ. Другой вариант предполагает использование поперечных связей, когда пар от котлов подается к общему коллектору – паропроводу, обеспечивающему работу всей паровых турбин станции.
  • По параметрам начального давления ТЭС могут быть с критическим и сверхкритическим давлением. В первом случае российские стандарты для ТЭС-ТЭЦ составляют 8,8-12,8 Мпа или 90-130 атмосфер. Второй вариант имеет более высокие параметры, составляющие 23,5 Мпа или 240 атмосфер. В таких конструкциях используется промежуточный перегрев и блочная схема.

Принцип работы тепловой электростанции

Основной принцип работы тепловой электростанции заключается в производстве тепловой энергии из органического топлива, которая в дальнейшем используется для выработки электрического тока.

Понятия ТЭС и ТЭЦ существенно различаются между собой. Первые установки относятся к так называемым чистым электростанциям, вырабатывающим только электрический ток. Каждая из них известна еще и как конденсационная электростанция – КЭС. ТЭЦ расшифровывается как теплоэлектроцентраль и является разновидностью ТЭС. Данные установки не только генерируют электричество, но и являются тепловыми, то есть дают тепло в системы отопления и горячего водоснабжения. Такое комбинированное использование требует специальных паровых турбин с противодавлением или системой промежуточного отбора пара.

Несмотря на разнообразие конструкций, работа всех ТЭС осуществляется по общей схеме. В котел постоянно подается топливо в виде угля, газа, торфа, мазута или горючих сланцев. На многих электростанциях используется заранее приготовленная угольная пыль. Вместе с топливом поступает воздух в подогретом виде, выполняющий функцию окислителя.

В процессе горения топлива создается тепло, нагревающее воду в паровом котле. Происходит образование насыщенного пара, подаваемого в паровую турбину через паропровод. Далее тепловая энергия становится механической.

Вал и остальные движущиеся части турбины связаны между собой и представляют единое целое. Струя пара под высоким давлением и при высокой температуре выходит из сопел и воздействует на лопатки турбины. Закрепленные на диске, они начинают вращаться и приводят в движение вал, соединенный с генератором. В результате вращения происходит преобразование механической энергии в электрический ток.

Пройдя через паровую турбину, пар снижает свою температуру и давление. Далее он попадает в конденсатор и прокачивается по трубкам, охлаждаемым водой. Здесь пар окончательно превращается в воду и поступает в деаэратор для очистки от растворенных газов. Очищенная вода с помощью насоса подается в котельную установку через подогреватель.

ТЭС на угле

Уголь уже давно стал одним из основных источников энергии в повседневной жизни и производственной деятельности людей. Широкое распространение данного вида топлива стало возможным благодаря его доступности. Во многих месторождениях он расположен в нескольких метрах от поверхности земли и может добываться более дешевым открытым способом. Кроме того, уголь не требует каких-то особых условий хранения и складируется в обычные кучи неподалеку от объекта.

Промышленное использование угля началось в конце 18-го века. В дальнейшем, когда появился железнодорожный транспорт, уголь стал источником движущей силы для паровозов. Позднее он стал применяться на первых тепловых электростанциях, построенных в конце 19-го века. Многие ТЭС и в настоящее время работают на угле.

На самых первых электростанциях сжигание угля осуществлялось путем его укладки на колосниковые решетки. Загрузка топлива и удаление шлака выполнялось вручную. Постепенно эти процессы были механизированы и уголь попадал на решетки из верхнего бункера. Решетка приводилась в движение и отработанный шлак ссыпался в специальный приемник.

Современные тепловые электростанции уже давно не пользуются кусковым углем. Вместо него в котлы загружается угольная пыль, получаемая в дробилках или мельницах. Подача топлива к горелкам производится сжатым воздухом. Попадая в топку, угольная пыль вперемешку с воздухом начинает гореть, выделяя большое количество тепла.

Газовые ТЭС

Вторым после угля по своей значимости является природный газ, используемый многими ТЭС. Данный вид топлива обладает несомненными преимуществами. Вредные выбросы, отравляющие атмосферу, значительно ниже, чем при сжигании угля. После сжигания не остается побочных продуктов в виде шлака или золы.

Эксплуатация ТЭС на газе становится значительно проще, поскольку в этом случае не требуется приготовление угольной пыли. Газу не требуется какая-либо специальная подготовка, и он сразу готов к использованию. Газовые тепловые электростанции считаются более маневренными, что немаловажно в ситуациях с изменяющимися нагрузками.

Эффективность и коэффициент полезного действия газовых ТЭС значительно увеличились при переходе в рабочий режим с циклом парогазовых установок. Сжигание топлива производится не в котле, а в газовой турбине. Такие установки предназначены только для газа и не могут работать на угольной пыли.

Другие виды топлива для ТЭС

Помимо традиционных видов топлива тепловые электростанции применяют в своей работе и другие источники энергии. Одним из таких энергоресурсов является мазут, который использовался на многих электростанциях во второй половине 20-го века.

В современных условиях цена продуктов нефтепереработки существенно увеличилась, поэтому мазут перестал быть основным топливом. Его частично используют угольные электростанции для растопки. Эксплуатационные качества мазута аналогичны с природным газом, однако при его сжигании в большом количестве выделяется оксид серы, загрязняющий окружающую среду.

В 20-м веке некоторые ТЭС работали на торфе. В настоящее время этот ресурс практически не используется из-за низкой эффективности по сравнению с газом и углем. Установки на дизельном топливе применяются на небольших объектах, где не требуются значительные объемы электроэнергии. В основном, они предназначены для удаленных районов, расположенных на значительном расстоянии от сетей централизованного электроснабжения.

КПД тепловой электростанции

Основным показателем любой тепловой электростанции является ее коэффициент полезного действия. Например, для угольных ТЭС существует термический КПД, определяемый количеством угля, необходимого для выработки 1 кВт*ч электроэнергии. Если в начале 20-х годов прошлого века этот показатель составлял 15,4 кг, то в 60-е годы он снизился до 3,95 кг. В дальнейшем расход угля вновь незначительно поднялся до 4,6 кг.

Причиной такого подъема стали газоочистители, уловители пыли и золы, из-за которых угольная электростанция снизила выходную мощность на 10%. Многие станции пользуются более чистым в экологическом плане углем, что также привело к увеличению потребления топлива.

Процентное выражение термического КПД тепловой электростанции составляет не более 36%, что связано с высокими тепловыми потерями, вызываемыми отходящими газами при горении. У атомных электростанций, отличающимися низкими температурами и давлением термический КПД еще ниже – 32%. Самый высокий показатель у газотурбинных установок, оборудованных котлами-утилизаторами и дополнительными паровыми турбинами. КПД электростанций с таким оборудованием превышает 40%. Этот показатель полностью зависит от величины рабочих температур и давления пара.

Современные паротурбинные электростанции используют промежуточный перегрев пара. После того как он частично отработает в турбине, происходит его отбор в промежуточной точке для последующего повторного нагрева до первоначальной температуры. Система промежуточного перегрева может состоять из двух ступеней и более, что способствует значительному увеличению термического КПД.

Самые мощные ТЭС

В настоящее время лидером тепловой энергетики по праву считается тепловая электростанция Туокетуо, находящаяся в Китае в провинции Внутренняя Монголия. До недавних пор она являлась лишь третьей в мире, уступая по мощности ТЭС, расположенным в Тайчжуне и Сургуте. В результате проведенной реконструкции в 2017 году добавились два энергоблока по 660 Мвт каждый, после чего общая мощность станции достигла 6720 мегаватт. После этого Сургутская ГРЭС стала занимать 3-е место в мире и 1-е – в России.

В российской Энергосистеме доля тепловых электростанций составляет около 70%, а общее количество в натуральных цифрах – 358 единиц. Самые крупные ТЭС расположены возле крупных месторождений полезных ископаемых, используемых в качестве топлива. Установки, применяющие мазут, привязаны к крупным нефтеперерабатывающим предприятиям.

Крупнейшей российской ТЭС является Сургутская, производительность которой составляет 5600 МВт. На карте географическое положение объекта определяется на примерно одинаковом расстоянии от Нефтеюганска и Ханты-Мансийска.

Строительство объекта началось в 1979 году, а в 1985 году был введен в эксплуатацию 1-й энергоблок. Далее за 3 года в строй вступили все оставшиеся энергоблоки, производительностью 800 МВт. Работа станции осуществляется на попутном газе, образованном в местах разрабатываемых газовых месторождений. Такой газ должен утилизироваться, однако он превратился в энергетический ресурс. К настоящему времени построены еще 2 энергоблока по 400 МВт, что позволило вывести станцию на проектную мощность.

Следует отметить еще одну крупную российскую ГРЭС – Рефтинскую. Она работает на каменном угле, а производительность составляет 3800 мегаватт. Объект расположен примерно в 100 км от Екатеринбурга. Строительство велось с 1963 по 1980 годы, в течение всего периода энергоблоки вводились в строй поэтапно.

Тепловые электростанции (КЭС, ТЭЦ): разновидности, принцип работы, мощность

Пример HTML-страницы

Тепловые электростанции могут быть с паровыми и газовыми турбинами, с двигателями внутреннего сгорания. Наиболее распространены тепловые станции с паровыми турбинами, которые в свою очередь подразделяются на: конденсационные (КЭС) — весь пар в которых, за исключением небольших отборов для подогрева питательной воды, используется для вращения турбины, выработки электрической энергии;теплофикационные электростанции — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), являющиеся источником питания потребителей электрической и тепловой энергии и располагающиеся в районе их потребления.

Конденсационные электростанции

Конденсационные электростанции часто называют государственными районными электрическими станциями (ГРЭС). КЭС в основном располагаются вблизи районов добычи топлива или водоемов, используемых для охлаждения и конденсации пара, отработавшего в турбинах.

Характерные особенности конденсационных электрических станции

  1. в большинстве своем значительная удаленность от потребителей электрической энергии, что обуславливает необходимость передавать электроэнергию в основном на напряжениях 110-750 кВ;
  2. блочный принцип построения станции, обеспечивающий значительные технико-экономические преимущества, заключающиеся в увеличении надежности работы и облегчении эксплуатации, в снижении объема строительных и монтажных работ.
  3. Механизмы и установки, обеспечивающие нормальное функционирование станции, составляют систему ее собственных нужд.

КЭС могут работать на твердом (уголь, торф), жидком (мазут, нефть) топливе или газе.

Топливоподача и приготовление твердого топлива заключается в транспортировке его из складов в систему топливоприготовления. В этой системе топливо доводится до пылевидного состояния с целью дальнейшего вдувания его к горелкам топки котла. Для поддержания процесса горения специальным вентилятором в топку нагнетается воздух, подогретый отходящими газами, которые отсасываются из топки дымососом.

Жидкое топливо подается к горелкам непосредственно со склада в подогретом виде специальными насосами.

Подготовка газового топлива состоит в основном в регулировании давления газа перед сжиганием. Газ от месторождения или хранилища транспортируется по газопроводу к газораспределительному пункту (ГРП) станции. На ГРП осуществляется распределение газа и регулирование его параметров.

Процессы в пароводяном контуре

Основной пароводяного контур осуществляет следующие процессы:

  1. Горение топлива в топке сопровождается выделением тепла, которое нагревает воду, протекающую в трубах котла.
  2. Вода превращается в пар с давлением 13…25 МПа при температуре 540..560 °С.
  3. Пар, полученный в котле, подается в турбину, где совершает механическую работу — вращает вал турбины. Вследствие этого вращается и ротор генератора, находящийся на общем с турбиной валу.
  4. Отработанный в турбине пар с давлением 0,003…0,005 МПа при температуре 120…140°С поступаетв конденсатор, где превращается в воду, которая откачивается в деаэратор.
  5. В деаэраторе происходит удаление растворенных газов, и прежде всего кислорода, опасного ввиду своей коррозийной активности.Система циркуляционного водоснабжения обеспечивает охлаждение пара в конденсаторе водой из внешнего источника (водоема, реки, артезианской скважины). Охлажденная вода, имеющая на выходе из конденсатора температуру, не превышающую 25…36 °С, сбрасывается в систему водоснабжения.

Интересное видео о работе ТЭЦ можно посмотреть ниже:

Для компенсации потерь пара в основную пароводяную систему насосом подается подпиточная вода, предварительно прошедшая химическую очистку.

Следует отметить, что для нормальной работы пароводяных установок, особенно со сверх критическими параметрами пара, важное значение имеет качество воды, подаваемой в котел, поэтому турбинный конденсат пропускается через систему фильтров обессоливания. Система водоподготовки предназначена для очистки подпиточной и конденсатной воды, удаления из нее растворенных газов.

На станциях, использующих твердое топливо, продукты сгорания в виде шлака и золы удаляются из топки котлов специальной системой шлака- и золоудаления, оборудованной специальными насосами.

При сжигании газа и мазута такой системы не требуется.

На КЭС имеют место значительные потери энергии. Особенно велики потери тепла в конденсаторе (до 40..50 % общего количества тепла, выделяемого в топке), а также с отходящими газами (до 10 %). Коэффициент полезного действия современных КЭС с высокими параметрами давления и температуры пара достигает 42 %.

Электрическая часть КЭС представляет совокупность основного электрооборудования (генераторов, трансформаторов) и электрооборудования собственных нужд, в том числе сборных шин, коммутационной и другой аппаратуры со всеми выполненными между ними соединениями.

Генераторы станции соединяются в блоки с повышающими трансформаторами без каких-либо аппаратов между ними.

В связи с этим на КЭС не сооружается распределительное устройство генераторного напряжения.

Распределительные устройства на напряжения 110—750 кВ в зависимости от количества присоединений, напряжения, передаваемой мощности и требуемого уровня надежности выполняются по типовым схемам электрических соединений. Поперечные связи между блоками имеют место только в распределительных устройствах высшего напряжения или в энергосистеме, а также по топливу, воде и пару.

В связи с этим каждый энергоблок можно рассматривать как отдельную автономную станцию.

Для обеспечения электроэнергией собственных нужд станции выполняются отпайки от генераторов каждого блока. Для питания мощных электродвигателей (200 кВт и более) используется генераторное напряжение, для питания двигателей меньшей мощности и осветительных установок — система напряжения 380/220 В. Электрические схемы собственных нужд станции могут быть различными.

Ещё одно интересное видео о работе ТЭЦ изнутри:

Теплоэлектроцентрали

Теплоэлектроцентрали, являясь источниками комбинированной выработки электрической и тепловой энергии, имеют значительно больший, чем КЭС, коэффициент полезного действия (до 75 %). Это объясняется тем. что часть отработавшего в турбинах пара используется для нужд промышленного производства (технологии), отопления, горячего водоснабжения.

Этот пар или  непосредственно поступает для производственных и бытовых нужд или частично используется для предварительного подогрева воды в специальных бойлерах (подогревателях), из которых вода через теплофикационную сеть направляется потребителям тепловой энергии.

Основное отличие технологии производства энергии на ТЭЦ в сравнении с КЭС состоит в специфике пароводяного контура. Обеспечивающего промежуточные отборы пара турбины, а также в способе выдачи энергии, в соответствии с которым основная часть ее распределяется на генераторном напряжении через генераторное распределительное устройство (ГРУ).

Связь ТЭЦ с другими станциями энергосистемы выполняется на повышенном напряжении через повышающие трансформаторы. При ремонте или аварийном отключении одного генератора недостающая мощность может быть передана из энергосистемы через эти же трансформаторы.

Для увеличения надежности работы ТЭЦ предусматривается секционирование сборных шин.

Так, при аварии на шинах и последующем ремонте одной из секций вторая секция остается в работе и обеспечивает питание потребителей по оставшимся под напряжениям линиям.

По таким схемам сооружаются промышленные ТЭЦ с генераторами до 60 мВт, предназначенные для питания местной нагрузки в радиусе 10 км.

На крупных современных ТЭЦ применяются генераторы мощностью до 250 мВт при общей мощности станции 500—2500 мВт.

Такие ТЭЦ сооружаются вне черты города и электроэнергия передается на напряжении 35—220 кВ, ГРУ не предусматривается, все генераторы соединяются в блоки с повышающими трансформаторами. При необходимости обеспечить питание небольшой местной нагрузки вблизи блочной ТЭЦ предусматриваются отпайки от блоков между генератором и трансформатором. Возможны и комбинированные схемы станции, при которых на ТЭЦ имеется ГРУ и несколько генераторов соединены по блочным схемам.

Что такое Тепловая электростанция ТЭС?

Тепловая электростанция — это энергоустановка для преобразования энергии топлива в механическую энергию

ИА Neftegaz.RU. Тепловая электростанция ( тепловая электрическая станция) — энергетическая установка, на которой вырабатывается электрическая энергия за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.


1 Cooling tower Градирня
2 Cooling water pump Насос водяного охлаждения; Циркуляционный насос
3 Transmission line (3-phase) Линия электропередачи (3-х фазная)
4 Step-up transformer (3-phase) Повышающий трансформатор
5 Electrical generator (3-phase) Электрогенератор; Электромашинный генератор
6 Low pressure steam turbine Паровая турбина низкого давления
7 Condensate pump Конденсатный насос
8 Surface condenser Поверхностный конденсатор
9 Intermediate pressure steam turbine Паровая турбины среднего давления
10 Steam control valve Клапан регулировки подачи пара
11 High pressure steam turbine Паровая турбина высокого давления
12 Deaerator Деаэратор
13 Feedwater heater Подогреватель питательной воды
14 Coal conveyor Транспортёр угля
15 Coal hopper Бункер угля
16 Coal pulverizer Углеразмольная мельница; Мельница для измельчения угля
17 Boiler drum Барабан котла
18 Bottom ash hopper Шлаковый бункер
19 Superheater Пароперегреватель; Перегреватель пара
20 Forced draught (draft) fan Дутьевой вентилятор; Тягодутьевой вентилятор
21 Reheater Промежуточный пароперегреватель
22 Combustion air intake Заборник первичного воздуха; Заборник воздуха в топку
23 Economiser Экономайзер
24 Air preheater Предварительный воздухоподогреватель
25 Precipitator Золоуловитель
26 Induced draught (draft) fan Дымосос; Вытяжной вентилятор
27 Flue-gas stack Дымовая труба
28 Feed pump Питательный насос

Уголь транспортируется (14) из внешней шахты и измельчается в очень мелкий порошок крупными металлическими сферами в мельнице (16). 

Там он смешивается с предварительно подогретым воздухом (24), нагнетаемым вентилятором поддува (20). 

Горячая воздушно-топливная смесь принудительно, при высоком давлении, попадает в котел, где быстро воспламеняется. 

Вода поступает вертикально вверх по трубчатым стенкам котла, где превращается в пар и поступает в барабан котла (17), в котором пар отделяется от оставшейся воды. 

Пар проходит через коллектор в крышке барабана в подвесной подогреватель (19), где его давление и температура быстро возрастают до 200 бар и 570°С, достаточных для того, чтобы стенки труб светились тускло-красным цветом. 

Затем пар поступает в турбину высокого давления (11), первую из трех в процессе генерации электроэнергии. 

Клапан регулировки подачи пара (10) обеспечивает как ручное управление турбиной, так и автоматическое по заданным параметрам. 

Пар выпускается из турбины высокого давления как со снижением давления, так температуры, после чего он возвращается на подогрев в промежуточный пароперегреватель (21) котла.

ТЭС — основной тип электростанций в России, доля вырабатываемой ими электроэнергии составляет 67% на 2000 г.

В промышленно развитых странах этот показатель доходит до 80%.

Тепловая энергия на ТЭС используется для нагрева воды и получения пара — на паротурбинных электростанциях или для получения горячих газов — на газотурбинных (ГТЭС).

Для получения тепла органическое топливо сжигают в котлоагрегатах ТЭС.

В качестве топлива используется:

  • уголь, торф, 
  • природный газ, 
  • мазут, горючие сланцы.

Типы ТЭС

1.Котлотурбинные электростанции

1.1. Конденсационные электростанции (КЭС, исторически получили название ГРЭС — государственная районная электростанция)

1.2.Теплоэлектроцентрали (теплофикационные электростанции, ТЭЦ)

2.Газотурбинные электростанции

3.Электростанции на базе парогазовых установок

4.Электростанции на основе поршневых двигателей

5. Комбинированного цикла

Тепловая электростанция Компоненты и принципы работы

Тепловая электростанция Пояснение

Тепловые электростанции также называются Тепловая электростанция или Тепловая электростанция. Тепловая мощность Завод / Станция используется для преобразования тепловой энергии в электрическую / Энергию для бытовых и коммерческих целей. В процессе производства электроэнергии паровые турбины преобразуют теплоту в механическую энергию и затем, наконец, электроэнергию .

Определение тепловой электростанции / тепловой электростанции

« Тепловая электростанция », как следует из названия, представляет собой место механизма, который преобразует тепловую энергию в электрическую.

Как работает ТЭЦ?

В тепловых электростанциях тепловая энергия, полученная от сжигания твердого топлива (в основном угля), используется для преобразования воды в пар, этот пар находится при высоком давлении и температуре.

Этот пар используется для вращения лопаток турбины. Вал турбины соединен с генератором. Генератор преобразует кинетическую энергию рабочего колеса турбины в электрическую энергию.

Компоновка и принципиальная схема электростанции

Тепловые электростанции и Thermodyne

Thermodyne Engineering Systems имеет большой опыт в производстве котлов, которые генерируют пар высокого давления и температуры, необходимый для вращения турбины и выработки электроэнергии.Наряду с паровыми котлами у нас также есть опыт в предоставлении энергетических решений для наших клиентов, что позволяет вам значительно сэкономить на эксплуатационных расходах.

Мы также выполняем проекты котельных под ключ, включая установку и ввод в эксплуатацию котла и его аксессуаров.

Рабочие компоненты тепловой электростанции

Тепловая электростанция состоит из целого набора последовательных этапов производства электроэнергии.

Блок-схема и схема процесса ТЭЦ

Топливо транспортируется из шахт поездами в хранилище топлива на электростанции.Топливо, транспортируемое на завод, обычно имеет более крупный размер частиц, и перед подачей в топку котла оно разбивается на более мелкие части с помощью дробилок. Затем топливо подается в котел, вырабатывающий большое количество теплоты сгорания.

С другой стороны очищенная от примесей вода и воздух подаются в барабан котла, где теплота сгорания топлива передается воде для преобразования ее в пар высокого давления и температуры .

Как правило, дымовые газы от выхлопных газов котла имеют высокую температуру, и если это тепло не используется, это приведет к большим потерям, что приведет к снижению эффективности котла.

Таким образом, обычно это отработанное тепло восстанавливается путем нагревания либо воздуха, необходимого для сжигания, либо предварительного нагрева воды перед ее отправкой в ​​котел.

Дымовые газы затем пропускают через пылесборник или рукавный фильтр для задержания частиц пыли и предотвращения загрязнения воздуха перед их выбросом в атмосферу через дымоход .

Завод по хранению и обработке топлива

Наиболее важной частью любой электростанции является безопасное хранение топлива в соответствующем количестве, чтобы электростанция могла бесперебойно работать в обычные дни, а также когда поставки топлива из шахт неподходящий.Таким образом, на заводе определено хранилище топлива для хранения достаточного количества топлива.

В процессе производства тепловой электростанции первым шагом в процессе выработки электроэнергии является то, что топливо доставляется в дробилку с помощью ленточного конвейера, здесь легкая пыль отделяется с помощью роторной машины за счет действия сила тяжести.

Далее он поступает в дробилку, где измельчается до размера около 50 мм.

Установка водоподготовки

В теплоэнергетике заводская вода используется в больших количествах, эта вода преобразуется в пар и используется для вращения турбины, так что эта вода и пар вступают в непосредственный контакт с котлом, котельными трубами, котельными принадлежностями и лопатки турбины.

Обычная вода берется из реки, колодец содержит много грязи, взвешенных твердых частиц (ВЧ), растворенных минералов и растворенных газов, таких как воздух и т. д. Если вода, подаваемая в котел, не очищается, это сокращает срок службы и эффективности оборудования за счет коррозии поверхностей и образования накипи оборудования , что может привести к перегреву частей, работающих под давлением, и взрывам.

Взвешенные вещества из воды удаляются путем добавления квасцов в резервуар для воды посредством гравитационного разделения.Добавление квасцов коагулирует взвешенные частицы и за счет увеличения плотности оседает на дно резервуара под действием силы тяжести.

После гравитационного разделения вода умягчается с помощью ионообменного процесса. Поскольку жесткость обеспечивается карбонатами и бикарбонатами натрия и магния, эти соли удаляются из воды в процессе анионного и катионного обмена.

Вода также содержит растворенный кислород, что приводит к коррозии и загрязнению труб и поверхностей котла при контакте с ними.Таким образом, удаление растворенного кислорода из воды осуществляется путем добавления поглотителей кислорода и использования бака-деаэратора .

Резервуар деаэратора также действует как резервуар питательной воды для хранения питательной воды. При нагреве питательной воды в баке-деаэраторе растворимость воздуха в воде уменьшается, вследствие чего растворенный воздух удаляется из воды.

«Thermodyne поставляет как воду  , умягчители , так и баки деаэратора, чтобы улучшить качество питательной воды для котла, поскольку это увеличивает срок службы и эффективность вашего котла и его оборудования.

Паровой котел

Котел представляет собой сосуд высокого давления, который используется для производства пара высокого давления при температуре насыщения. При таком высоком давлении и температуре обычно используются двухбарабанные водотрубные котлы.

Компания Thermodyne Engineering Systems производит водотрубных котла различных размеров и мощностей, которые могут работать на различных видах топлива.

Паровой котел является основным компонентом тепловых установок.

Водотрубный котел состоит из топки, окруженной водотрубной мембраной.Измельченное топливо из дробилок подается в топку котла по колосниковой решетке.

Горячий воздух от вентилятора принудительной тяги (FD) смешивается с измельченным топливом, вызывая возгорание топлива.

При сгорании топлива выделяется большое количество радиационного тепла, которое передается воде в мембранных трубках. Дымовые газы, образующиеся при сгорании, проходят с высокой скоростью по конвекционному блоку труб, тем самым нагревая воду за счет конвекционного теплообмена. Горячая вода подается в барабан котла под высоким давлением через питательный насос.

Читайте также : Комбинированные котлы

Трубы котла, находящиеся в контакте с низкой температурой, действуют как сливные трубы для циркуляции воды, в то время как трубы, находящиеся в контакте с высокой температурой, действуют как стояки для подачи пара.

Обеспечивает эффективную циркуляцию воды и предотвращает перегрев трубок.

Пар, выходящий из котла, имеет температуру и давление насыщения, но при его транспортировке к турбинам возникают большие потери тепла.

Так для повышения качества пара пароперегреватель устанавливается в радиационной части котла для повышения его температуры и сухости без увеличения его давления, а также для компенсации транспортных потерь температуры.

Выхлопные газы, выходящие из котла, как правило, имеют высокую температуру, и это отработанное тепло извлекается путем установки экономайзера или подогревателей воды для предварительного нагрева питательной воды, поступающей в котел, и подогревателей воздуха для предварительного нагрева воздуха, поступающего из котла. Нагнетательный вентилятор необходим для сжигания топлива.

Установка этого оборудования поможет снизить температуру дымовых газов, тем самым повысив эффективность.

Дымовые газы, выходящие из котла, также содержат частицы золы, поэтому для уменьшения загрязнения воздуха дымовые газы пропускают через пылесборники и рукавные фильтры для удаления частиц золы из дымовых газов и иногда прошел через мокрые скрубберы для уменьшения содержания серы в газах.

Дымовые газы проходят через это оборудование с помощью вентилятора с принудительной тягой (ID), который рассчитан на фиксированную производительность и напор для предотвращения противодавления.После вентилятора ID дымовые газы выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу .

Турбина

Турбина представляет собой механическое устройство, преобразующее кинетическую энергию и энергию давления пара в полезную работу. Из пароперегревателя пар поступает в турбину, где он расширяется и теряет свою кинетическую энергию и энергию давления и приводит во вращение лопатку турбины, которая, в свою очередь, вращает вал турбины, соединенный с ее лопатками. Затем вал вращает генератор, который преобразует эту кинетическую энергию в электрическую.

Прочие компоненты тепловых электростанций

Ресурсы тепловых электростанций

Часто задаваемые вопросы по теплоэлектростанциям

👷 Из каких компонентов состоит теплоэлектростанция?

Основные компоненты паросиловой установки: установка для обработки топлива, установка для очистки воды, внутренний вентилятор, вентилятор PA, дымоход, установка для очистки воды, система парового котла, турбина, выключатель Mobrey, плавкая вставка, камера сгорания с псевдоожиженным слоем, APH, экономайзер, генераторы, зола. перегрузочная установка, система пылеулавливания, конденсатор, градирня, насос питательной воды.

👷 В чем преимущества ТЭЦ?

Паровые электростанции экономичны (изначально) по сравнению с электростанциями. Для установки заводов требовалось меньше площади по сравнению с гидроэлектростанциями.

👷 Какой КПД паровой электростанции?

Общий КПД электростанций низкий, который составляет 35-40%.

👷 Как работает ТЭЦ?

Принцип работы теплоэлектростанции: «Тепло, выделяющееся при сжигании топлива, которое производит (рабочее тело) (пар) из воды.Генерируемый пар приводит в действие турбину, соединенную с генератором, который вырабатывает электроэнергию на тепловых электростанциях.

👷 Что такое тепловая генерация?

Энергия с помощью пара возможна за счет экстремальной мощности пара (производимой водой). Для преобразования воды в пар требуется топливо, такое как тяжелая нефть, СПГ (сжиженный природный газ) или уголь.

👷 Какие теплоэлектростанции являются лучшими в Индии?

Тепловая электростанция – основные положения, определение, детали, принцип работы

 Тепловая электростанция , как следует из названия, вырабатывает электроэнергию из тепловой энергии.Это самая обычная электростанция во всем мире. В каждой стране огромное количество электроэнергии вырабатывается тепловыми электростанциями.

На этом занятии мы узнаем подробности о тепловой электростанции, ее принципе работы, различных схемах, преимуществах, недостатках, примерах, чтобы получить подробный обзор.

Тепловая электростанция

Что такое тепловая электростанция?

Тепловая электростанция использует тепловую энергию топлива для производства электроэнергии.Обычно в качестве источника тепловой энергии используется уголь.

  • Эта тепловая энергия используется для нагрева воды и производства пара.
  • Пар используется для прохождения через турбину
  • Турбина вращается
  • Вращение турбины помогает производить энергию в генераторе.

Из-за использования угля на теплоэлектростанции она известна как угольная теплоэлектростанция или угольная теплоэлектростанция.

Кроме того, из-за использования паровой турбины, он также известен как паротурбинная электростанция.

Итак, что такое тепловая электростанция?

Тепловая электростанция Определение

Тепловая электростанция – это один из видов установок или систем, которые используются для производства электроэнергии с использованием тепловой энергии.

Рис. 1 Тепловая электростанция
  • Уголь в основном используется в качестве топлива.
  • Обычно широко используются бурые, битуминозные и торфяные угли.
  • Вода используется в качестве вторичного топлива, которое помогает передавать тепловую энергию от угля.
  • Существуют различные компоненты тепловых электростанций.

История

Тепловая электростанция непрерывно развивается с 18 века. Первоначально поршневые двигатели использовались для производства механической энергии путем производства пара.

В 1884 году для повышения эффективности была введена паровая турбина, и, наконец, в 1905 году она была полностью усовершенствована путем замены всей поршневой системы на центральной электростанции.

Зачем нужны тепловые электростанции?

Тепловая электростанция основана на старых методологиях.Спрос на электроэнергию растет день ото дня. Это относительно дешевая стоимость электроэнергии по сравнению с атомными электростанциями, солнечными электростанциями или гидроэлектростанциями, и она помогает удовлетворить потребности в электроэнергии.

Несмотря на то, что многие страны устанавливают электростанции, использующие чистую энергию или возобновляемые источники энергии, тепловые электростанции широко участвуют в производстве огромного количества энергии для нас.

  • Уголь легко доступен
  • Уголь дешев
  • Стоимость атомных электростанций, солнечных электростанций слишком высока.
  • Гидроэлектростанции зависят от наличия напора воды.
  • Установленные электростанции на возобновляемых источниках энергии не соответствуют требованиям.
  • Огромное количество угля доступно во многих странах

Ознакомьтесь с нашим «MechStudies — The Learning App» в iOS и Android

Детали тепловых электростанций

Основные части ТЭЦ :

  • Система обработки угля
  • Котельные подача насосы
  • Котел
  • Турбина
  • 9
  • Condenser
  • 9
  • Condenser
  • Насосы конденсата
  • Циркуляционные насосы
  • Охлаждающая башня
  • Генератор
  • FD & ID фанатов
  • ESP
  • Chimney
  • система обработки
  • Водоочистная установка
Рис.2 Части или компоненты тепловых электростанций

Угольный завод

Установка по переработке угля на теплоэлектростанции состоит,

Топливный уголь измельчается здесь дробильной машиной и по конвейерной ленте подается в топку котла.

Котел

Котел является основным компонентом угольной электростанции. Существуют разные виды котлов, например, водотрубные котлы, жаротрубные котлы и т. д. Однако, например, по назначению мы рассмотрели водотрубный котел.

Состоит,

  • Печь
    • Печь
    • Водяные трубки
    • Бойлер барабан (главный барабан)
    • водяной барабан (грязевой барабан)
    • 9
    • Economizer
    • Superheater
    • EAVAPORATER
    • Prehate Water
    Печь и водопроводные трубы

    Топка – основное теплопроизводящее оборудование котла. Сгорание топлива происходит в топке.

    • Котел водотрубный состоит из топки.
    • По этим трубкам течет вода.
    • Уголь и воздух сжигаются в топке.
    • Тепло от сгорания нагревает трубку, а также воду внутри трубки.
    • Помните, в случае с жаротрубным котлом, в трубе нет воды, вместо воды в ней горячие газы.
    Барабан котла

    В котле предусмотрен барабан для сбора пара. Здесь горячая вода и пар разделяются с помощью парового сепаратора.

    • Отсепарированный пар проходит через пароперегреватель.
    • Отделенная вода направляется в водяной барабан.
    • В нем хранится вода.
    • Существует непрерывный процесс продувки для снижения уровня TDS воды.
    • Если уровень воды превышает наивысшую отметку, включается аварийная продувка.
    Рис. 3 Котел на электростанции
    Бочка для грязи или воды

    Этот водяной барабан соединяется с основным барабаном котла, расположенным в верхней части котла, через водяные пучки.

    • Твердые или нежелательные посторонние частицы оседают в барабане для воды.
    • В соответствии с требованиями эти осевшие частицы удаляются продувкой.
    Перегреватель

    Пароперегреватель — это устройство, используемое для преобразования насыщенного пара в перегретый пар. Перегрев означает, что температура пара выше, чем температура насыщенного пара.

    • Это высококачественные трубы
    • Обычно изготавливаются из высококачественной нержавеющей стали или никелевых сплавов.
    • Обычно устанавливается между излучающей и конвекционной частями котла.
    • В котлах используются три типа пароперегревателей

     – Конвекционный пароперегреватель

    — радиационный пароперегреватель

     – Конв-радиаторный пароперегреватель.

    Вы можете ознакомиться с низкой стоимостью  Книга о насосах Вопросы и ответы

    Экономайзер

    В топке за счет сжигания топлива образуются дымовые газы. Экономайзер используется для рекуперации некоторого количества тепловой энергии в воду.

    • Работает как теплообменник.
    • Снижает потери энергии и повышает эффективность котла.
    • Устанавливается на пути дымовых газов перед воздухонагревателем.
    Подогреватель

    В топку подается воздух для горения. Следовательно, наиболее предпочтительно, если он предварительно нагревается перед подачей в печь.

    • Предварительный нагреватель используется для предварительного нагрева воздуха.
    • Регенерирует тепловую энергию дымовых газов.
    • Повышение эффективности котла.
    • Просушивает измельчитель или мельницу.
    Нагреватель низкого и высокого давления

    LP означает низкое давление, а HP означает нагреватель высокого давления. Для повышения КПД котла, как и ТЭЦ, происходит подогрев конденсата, поступающего из конденсатора.

    • Все это в основном теплообменники.
    • В случае нагревателя НД вода нагревается отбираемым паром турбины НД
    • В случае нагревателя ВД вода нагревается паром H.P и I.P отбираемый пар турбины
    • Вода нагревается перед входом в котел и повышает общую производительность.

    Турбина

    Турбина является одной из основных частей тепловой электростанции. Пар высокого давления из котла проходит через турбину. Из-за высокого давления оно воздействует на лопатки турбины, и турбина вращается.

    Рис. 4 Работа турбины ТЭЦ ВД, ПД и НД
    • Пар из котла проходит через турбину по паропроводу.
    • Пар на выходе из котла имеет высокое давление.
    • Воздействует на лопатки лопаток турбины.
    • Лопасти турбины вращаются.
    • Скорость турбины резко увеличивается из-за высокого давления.
    • Тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию при вращении турбины.
    • Турбина производит работу по мере расширения пара в ней.
    • Турбина состоит из трех частей: HP, IP и LP.
    • Вал турбины соединен с генератором.

    Конденсатор

    Конденсатор означает теплообменник, используемый для теплообмена между выхлопом турбины и охлаждающей водой. Выхлоп из турбины охлаждается в теплообменнике, а охлаждающая вода забирает тепло. В нем много трубок для воды, и теплообмен происходит в зависимости от типа градирен.

    Рис. 5 Конденсатор на ТЭЦ
    • Выхлоп турбины, представляющий собой пар, имеет температуру ниже температуры кипения в конденсаторе.
    • Из-за низкой температуры кипения пар перешел в фазу воды.
    • Во время этого фазового перехода внутри конденсатора создается вакуум.
    • Благодаря вакууму пар очень быстро превращается в воду.
    • Вода, которая собирается на дне градирни, называется конденсатом.
    • Этот конденсат подается в котел насосами.

    Насосы для отвода конденсата

    Этот насос помогает подавать конденсат из емкости конденсатора в деаэратор.

    Деаэратор

    Перед подачей воды из конденсатора в котел очень важно очистить воду от всех примесей.

    • Удаляет все растворенные газы, кислород и т. д.
    • Отсутствие агрессивных газов в питательной воде
    • Отсутствие коррозии.

    Питательные насосы котла

    Питательный насос котла предназначен для подачи воды из деаэратора в барабан котла. Он имеет высокий напор для подачи воды в барабан котла.

    Градирня

    Циркуляционная вода забирает тепло выхлопных газов турбины и нагревается. Следовательно, эта нагретая охлаждающая вода должна быть холодной для завершения цикла.

    Эта вода охлаждается в градирне с помощью циркуляционных насосов.

    Рис. 6 Градирня на ТЭЦ
    • Тепло оборотной воды отводится в градирню.
    • В градирне будет около 2% потерь на испарение.
    • Циркуляционные насосы используются для перекачки воды в замкнутом цикле из конденсатора в градирню.

    Насосы оборотной воды (CW)

    Эти насосы перекачивают воду из градирни в конденсатор.

    Генератор

    Генератор имеет магнитное поле, стартер и ротор. Когда паровая турбина вращает вал генератора, она создает магнитное поле и вырабатывает электричество.

    Вентилятор FD и вентиляторы ID

    Для сжигания в топке топки впрыскивается топливо. Однако для горения требуется воздух. Вентилятор нагнетает приточный воздух в камеру сгорания котла и продолжает весь процесс горения. Этот вентилятор называется вентилятором с принудительной тягой или, сокращенно, вентилятором FD.

    После сгорания образуются дымовые газы, которые необходимо удалить из котла. Это делается с помощью другого вентилятора, называемого вентилятором ID или вентилятором с принудительной тягой.

    Помимо них, в системе используются и другие виды вентиляторов, например,

    • Вентилятор PA или вентиляторы первичного воздуха,
    • Вентилятор SA или вентиляторы вторичного воздуха
    • Вентиляторы рециркуляции газа.

    Электрофильтр (ESP)

    Электростатический осадитель (ESP) также очень важен для фильтрации воздуха.Из-за сгорания топлива дымовой газ состоит из частиц золы, пыли, дыма, посторонних частиц и т. д., которые необходимо удалять, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.

    Создает сильное электрическое поле для удаления всех нежелательных частиц из дымовых газов.

    Рис. 7 ЭЦН на теплоэлектростанции

    Дымоход

    После ЭСО или после удаления всех посторонних частиц эти дымовые газы выбрасываются в атмосферу через дымоход.

    Установка для обработки золы

    На каждой теплоэлектростанции есть золошлакоудаление.После сжигания угля образуется зола, поэтому для системы удаления золы выделена отдельная установка.

    Водоснабжение из реки или канала

     Тепловая электростанция  требуется для различных цепей, например

    • Контуры котловой воды
    • Контуры конденсата
    • Контуры охлаждающей воды.

    Для всех контуров требуется большое количество воды и постоянный источник воды. Для электростанции используется речная или канальная вода.

    Принцип работы тепловой электростанции

    Основной принцип работы тепловой электростанции

    Паровая турбина является сердцевиной термодинамического цикла, называемого циклом Ренкина. Мы уже узнали, что цикл Ренкина состоит из четырех основных компонентов:

    • Насос
    • Котел
    • Турбина
    • Конденсатор

    На теплоэлектростанции рабочим телом является вода, которая претерпевает фазовые превращения.

    Инжир.8 Основы тепловых электростанций Цикл Ренкина

    Цикл Ренкина проходит по следующему процессу

    Процесс-1 : Изэнтропическое сжатие (точка 1-2)

    • Этот процесс включает перекачку воды.
    • Насос поглощает энергию, которая в основном представляет собой работу.
    • Вода подается в котел, уровень которого обычно поддерживается на высоком уровне, поэтому требуется большой напор насоса с большой рабочей нагрузкой.
    • В воде создается высокое давление.

    Процесс-2 : Добавление тепла в бойлер при постоянном давлении (точки 2-3)

    • Вода высокого давления поступает в котел и нагревается через топку при постоянном давлении.
    • Благодаря нагреву вода меняет свою фазу с жидкой на паровую.
    • Образуется сухой насыщенный пар.
    • В основном это подвод тепла.

    Процесс-3 : Изэнтропическое расширение (точки 3-4)

    • В этом процессе в турбине происходит расширение, когда сухой насыщенный пар входит и ударяется о лопатки.
    • Этот процесс в основном для выходной мощности.

    Процесс-4 : Отвод тепла при постоянном давлении от конденсатора (пункты 4-5)

    • В этом процессе влажный пар или влажный пар поступает в конденсатор из турбины.
    • На этой стадии происходит отвод тепла при постоянном давлении.
    • Пар превращается в насыщенную воду.

    Схема-схема силовой установки

    • Пар ударяется о лопатки турбины, теряет высокое давление и лопатки вращаются.
    • Отработанный пар конденсируется в конденсаторе.
    • Эта конденсированная вода подается в нагреватель низкого давления, т.е. нагреватель низкого давления, а также в нагреватель высокого давления, т.е. нагреватель высокого давления, для повышения температуры этой питательной воды.
    • Турбина подключена к генератору, вырабатывается электроэнергия.
    Схемы тепловой электростанции

    Рабочая схема и принцип работы тепловой электростанции

    Весь принцип работы разделен на несколько частей для лучшего понимания,

    Система транспортировки угля
    • Уголь – это топливо, которое сжигают для получения тепловой энергии.Каждая тепловая электростанция имеет свою установку по переработке угля и золошлакоудаления.
    • Уголь собирается из опрокидывателя вагонов и по конвейерной ленте подается в дробилку.
    • Дом дробилки оснащен вибрационным грохотом.
    • Он измельчает уголь и превращает его в гранулы.
    • Могут быть первичная и вторичная дробилки.
    • Эти дробилки превращают уголь в мелкий порошок.
    • Более крупные угли отделяются.
    • Мелкий порошок по конвейерной ленте подается в бункер котла и, наконец, подается в топку котла.
    Система удаления золы
    • После сжигания топлива в топке зола собирается через нижний бункер.
    • Летучая зола собирается на дне бункеров электрофильтра.
    Котел сжигания
    • Топливо впрыскивается в котел.
    • Образуется искра и начинается горение.
    • Вентилятор FD используется для подачи воздуха в топку.
    • Вентилятор внутреннего диаметра используется для выпуска дымовых газов из котла в атмосферу через дымоход.
    Водяной контур котла
    • Котел имеет водяные трубы вокруг топки.
    • В котле будет два барабана, один вверху, т.е. барабан котла, а другой внизу, т.е. грязевой барабан
    • Оба барабана соединены с водяными трубами, комбинация стояка и водостока.
    • Водопровод нагревается печью, следовательно, нагревается и вода.
    • Горячая вода поднимается в барабан котла.
    • Холодная вода спускается к стенке топки и продолжает процесс циркуляции.
    • Постепенно вода в барабане котла становится горячей и начинает образовывать пар.
    • Пар становится насыщенным и снова проходит через пароперегреватель, образуя перегретый пар.
    • Экономайзер, подогреватель, догреватель используются для повышения КПД котла.
    • Этот перегретый пар подается на турбину.

    Посмотрите ХОРОШЕЕ ВИДЕО от Learn Engineering!

    Контур турбины
    • Перегретый пар представляет собой пар высокого давления и при подаче на турбину ударяется о лопатки турбины.
    • Энергия давления превращается в механическую энергию.
    • Лезвия начинают вращаться.
    • Имеются турбины высокого, среднего и низкого давления, и пар сначала предоставляется турбиной высокого давления.
    • Турбина вращается с высокой скоростью.
    • Выхлоп турбины подается в конденсатор.
    Цепь конденсатора
    • В конденсаторе охлаждается отработанный пар турбины.
    • По сути это теплообменник.
    • Охлаждение осуществляется отдельным контуром охлаждающей воды, подключенным к градирням.
    • Температура пара ниже точки кипения.
    • Происходит фазовый переход, то есть из пара в жидкость.
    • В основном конденсат образуется на дне конденсатора.
    • Конденсат из конденсатора подается в котел через деаэратор.
    • Эта циркуляция осуществляется с помощью циркуляционных насосов для конденсата.
    • Вода очищается в деаэраторе, очищенная означает удаление растворенных газов.
    • Эта вода затем подается в котел через питательные насосы котла.
    Контур градирни
    • Конденсатор охлаждается градирней.
    • Горячая вода из конденсатора циркулирует в градирнях.
    • Охлаждение в градирнях с теплообменом между воздухом и водой с помощью вентиляторов.
    • Охлажденная вода возвращается в конденсатор.
    • Собрать тепло выхлопных газов турбины и нагреться.
    • Продолжает цепи.
    • Циркуляция воды осуществляется насосами CW (циркуляционная вода).
    Цепь генератора
    • При вращении турбины вращается и вал.
    • Этот вал соединен с генератором.
    • Генератор имеет стартер вместе с валом или ротором.
    • За счет вращения ротора в генераторе создается сильное магнитное поле.
    • Производство электроэнергии.
    • Хранится в электростанции через сеть.
    Водоочистная установка
    • На теплоэлектростанции в начале требуется большое количество воды во всех водяных контурах.
    • Позже, из-за потерь воды в различных системах, таких как градирни, других потерь, требуется подпиточная вода.
    • Эта вода очищенная и деминерализованная.
    • Существует несколько этапов производства этой воды, которая используется для кормления в качестве подпитки.
    • Водоподготовка состоит из установки очистки сырой воды, осветлителей, установки предварительной обработки, установки обратного осмоса, резервуаров для хранения и т. д.

    Преимущества Тепловая электростанция

    У тепловых электростанций много преимуществ перед другими видами электростанций.

    • Топливо — уголь, дешевое.
    • Стоимость электроэнергии низкая.
    • Низкая стоимость установки по сравнению с другими электростанциями.
    • Простота обслуживания.
    • Если топливо доступно вместе с водоснабжением, тепловые электростанции могут выбрать где угодно.
    • Меньше места по сравнению с гидроэлектростанциями.
    • Выработка энергии не зависит от изменений природы.
    • Время ввода в эксплуатацию тепловой электростанции меньше по сравнению с гидроэлектростанциями.
    • Может работать с частичной нагрузкой, даже при нагрузке 25 %.

    Недостатки ТЭС

    Недостатков у тепловых электростанций мало,

    • Загрязнение воздуха
    • Глобальное потепление
    • Эксплуатационные расходы выше, чем у гидроэлектростанций.
    • Требуется большое количество воды.
    • Эксплуатационные расходы высоки.
    • КПД ТЭЦ меньше, около 30-35%.

    Применение ТЭЦ

    Тепловая электростанция производит электроэнергию, и эта электроэнергия используется во многих отраслях промышленности, в быту и во всех других случаях.

    В обзоре показано, что около 66% электроэнергии производится тепловыми электростанциями в Индии.

    Примеры тепловых электростанций

    В мире так много тепловых электростанций, что некоторые из них названы ниже вместе с их общей мощностью,

    • Электростанция Тайчжун, Тайвань, 5788 МВт
    • Электростанция Шоайба, Саудовская Аравия, 5600 МВт
    • Электростанция Сургут-2, Россия, 5597,1 МВт
    • Электростанция Туокетуо, Китай, 5400 МВт 0 Электростанция Belówchat, Польша , 5,354 МВт
    • Кашима Электростанция, Япония, 5,204 мВт
    • Винхячельная термальная электростанция, Мадхья Прадеш, 4,760 мВт
    • Mundra Thermal электростанция, Гуджарат, 4,620 МВт
    • Mundra Ultra Mega электростанция, Гуджарат, 4000 мВт
    • Тепловая электростанция Фаракка, Западная Бенгалия, 2100

    Производитель тепловой электростанции

    В тепловых электростанциях так много производителей, например

    • Tata Power,
    • JSW Energy
    • BHEL
    • Toshiba
    • Adani Power
    • Mitsubishi Power и т. д.

    Обзор тепловой электростанции

    КПД ТЭЦ или станции

    Общий КПД паровой электростанции определяется как отношение теплового эквивалента электрической мощности к теплоте сгорания угля. Общий КПД тепловой электростанции или станции колеблется от 20% до 26% и зависит от мощности станции.

    Установлен емкость растений Средняя общая тепловая эффективность
    до 1 МВт 4%
    1 мВт до 10 мВт 12%
    10 мВт до 50 мВт 16%
    от 50 МВт до 100 МВт 24%
    свыше 100 МВт 27%

    Тепловая электростанция

    Перед строительством теплоэлектростанции необходимо рассмотреть следующие моменты:

    • Наличие места.
    • Требуется плоская земля.
    • Место для будущих требований.
    • Наличие топлива — уголь.
    • Наличие воды.
    • Прочность грунта должна быть достаточной, чтобы выдерживать большие фундаменты.
    • Расстояние от местности должно быть достаточным для предотвращения загрязнения.

    Эффективность тепловых электростанций

    КПД, n = количество вырабатываемой электроэнергии / (общее потребление угля x cv стоимость угля)

    • n = 250 кВт/165 т/ч x x3500 ккал/кг
    • n = 250000 кДж/сек / 165 x 1000 кг /3600 x 3500 ккал/кг
    • n = 0.3728
    • n =37,28%

    Рекомендуемый курс

    Эксплуатация тепловых электростанций

    Экономика электростанций

    Заключение

    Таким образом, мы изучили основы теплоэлектростанции, а также ее принцип работы, детали и т. д. Если у вас есть сомнения, пожалуйста, не забудьте написать.

    Дальнейшее изучение

    Книга

    Хорошая книга о насосах Вопросы и ответы

    Наши приложения

    Ознакомьтесь с нашим «MechStudies — обучающим приложением» для iOS и Android

    Наши видео

    Наши анимированные видео на YouTube

    Ознакомьтесь с несколькими интересными статьями,

    Расходомер Вентури

    Основы вентиляционных установок

    Сифон

    Как работает кондиционер

    Градирни

    Что такое HVAC

    Озоновый потенциал 5 Глобальное потепление

    9006

    Тепловая электростанция или тепловая электростанция

    Что такое тепловая электростанция?

    Тепловая электростанция или тепловая электростанция является наиболее традиционным источником электроэнергии.Тепловая электростанция также упоминается как угольная тепловая электростанция и паротурбинная электростанция.

    Давайте углубимся в то, как работает схема тепловой мощности.

    Теория тепловых электростанций

    Теория тепловых электростанций или работы тепловых электростанций очень проста. Электростанция в основном состоит из генератора переменного тока с паровой турбиной. Пар получают из котлов высокого давления.

    Обычно в Индии в качестве топлива для котлов используются битуминозный уголь, бурый уголь и торф. В качестве котельного топлива используется каменный уголь с содержанием летучих веществ от 8 до 33% и зольностью от 5 до 16%. Для повышения теплового КПД в котле используется уголь в виде порошка.

    В угольной ТЭЦ пар вырабатывается под высоким давлением в паровом котле за счет сжигания топлива (угольной пыли) в топках котлов. Этот пар дополнительно нагревается в пароперегревателе.

    Этот перегретый пар затем поступает в турбину и вращает лопатки турбины. Турбина механически так связана с генератором переменного тока, что ее ротор будет вращаться вместе с вращением лопаток турбины.

    После входа в турбину давление пара резко падает и соответствующий объем пара увеличивается.

    После передачи энергии ротору турбины пар выходит из лопаток турбины в конденсатор.

    В конденсаторе холодная вода циркулирует с помощью насоса, который конденсирует влажный пар низкого давления.

    Эта конденсированная вода далее подается в водонагреватель низкого давления, где пар низкого давления повышает температуру этой питательной воды; он снова нагревается при высоком давлении.

    Для лучшего понимания мы представим каждый этап работы теплоэлектростанции следующим образом:

    1. Сначала угольная пыль сжигается в топке парового котла.
    2. В котле производится пар высокого давления.
    3. Этот пар затем проходит через пароперегреватель, где он дополнительно нагревается.
    4. Этот перегретый пар затем подается в турбину на высокой скорости.
    5. В турбине эта сила пара приводит во вращение лопасти турбины, что означает здесь, в турбине, накопленная потенциальная энергия пара высокого давления преобразуется в механическую энергию.

    Схема электростанции

    1. После вращения лопаток турбины пар теряет высокое давление, выходит из лопаток турбины и поступает в конденсатор.
    2. В конденсаторе холодная вода циркулирует с помощью насоса, который конденсирует влажный пар низкого давления.
    3. Эта конденсированная вода далее подается в водонагреватель низкого давления, где пар низкого давления повышает температуру этой питательной воды, затем она снова нагревается в подогревателе высокого давления, где пар высокого давления используется для обогрев.
    4. Турбина на теплоэлектростанции действует как первичный двигатель генератора переменного тока.

    Обзор тепловой электростанции

    Типичная тепловая электростанция работает по циклу, показанному ниже.

    Рабочее тело – вода и пар. Это называется циклом питательной воды и пара. Идеальным термодинамическим циклом, на который очень похожа работа ТЭЦ , является цикл Ренкина.
    В паровом котле вода нагревается за счет сжигания топлива в воздухе в топке, а функция котла заключается в выдаче сухого перегретого пара необходимой температуры. Получаемый таким образом пар используется для привода паровых турбин.

    Эта турбина соединена с синхронным генератором (обычно это трехфазный синхронный генератор переменного тока), который вырабатывает электроэнергию.

    Отработанный пар из турбины конденсируется в воду в конденсаторе пара турбины, что создает всасывание при очень низком давлении и позволяет расширить пар в турбине до очень низкого давления.

    Основными преимуществами работы с конденсацией являются повышенное количество энергии, извлекаемой на кг пара и, таким образом, повышение эффективности, а конденсат, подаваемый в котел, снова снижает количество свежей питательной воды.

    Конденсат вместе с небольшим количеством свежей подпиточной воды снова подается в котел с помощью насоса (называемого питательным насосом котла).

    В конденсаторе пар конденсируется охлаждающей водой. Охлаждающая вода рециркулирует через градирню. Это представляет собой контур охлаждающей воды.

    Окружающий воздух поступает в котел после фильтрации пыли. Кроме того, дымовые газы выходят из котла и выбрасываются в атмосферу через дымовые трубы. Они представляют собой контуры воздуха и дымовых газов.

    Поток воздуха, а также статическое давление внутри парового котла (называемое тягой) поддерживаются двумя вентиляторами, называемыми вентилятор принудительной тяги (FD) и вентилятор принудительной тяги (ID) .

    Общая схема типовой тепловой электростанции вместе с различными цепями показана ниже.

    Внутри котла находятся различные теплообменники, в т.ч. Экономайзер , Испаритель (на рис. выше не показан, это в основном водяные трубы, т.е. стояк стояка сливного стакана), Супернагреватель (иногда Подогреватель , Предварительный подогреватель воздуха также присутствуют).

    В экономайзере питательная вода значительно нагревается за счет остаточного тепла дымовых газов.

    Барабан котла поддерживает напор для естественной циркуляции двухфазной смеси (пар+вода) по водяным трубам.

    Существует также супернагреватель, который также берет тепло от дымовых газов и повышает температуру пара в соответствии с требованиями.

    КПД тепловой электростанции или электростанции

    Общий КПД паровой электростанции определяется как отношение теплового эквивалента вырабатываемой электроэнергии к теплоте сгорания угля. Общий КПД тепловой электростанции или станции варьируется от 20% до 26% и зависит от мощности станции.

    Установлена ​​мощность растений Средняя общая тепловая эффективность
    4%
    12% 90mw 12%
    10 мВт до 50 мВт 16%
    от 50 МВт до 100 МВт 24%
    свыше 100 МВт 27%

    Местоположение тепловой электростанции


    Следовательно, для оптимизации прибыли расположение станции является очень важным фактором.

    Электростанция Расположение играет оптимизирующую роль в экономике станции.
    Наиболее экономичное расположение электростанции может быть определено графическим методом, как описано ниже,

    Наиболее экономичным и идеальным расположением электростанции является центр тяжести нагрузки, поскольку для такой электростанции длина сеть передачи будет минимальной, таким образом капитальные затраты на систему уменьшатся.
    Давайте объясним графический метод, скажем, X и Y — две опорные оси.
    Давайте Q 1 (x 1 ), Q 2 (x 2 ), Q 3 (x 3 , Y 3 ), Q 4 (x 4 , y 4 ),………………………………………….и Q n (x n , y n ) являются n количество центров нагрузки.

    Из приведенного выше графика получаем координаты центра тяжести груза, Q(x, y) где

    Расположение ТЭЦ лучше всего в центре тяжести груза, но многократно невозможно установить тепловую электростанцию ​​на ЦТ нагрузки.

    Так как обычно точка CG нагрузки может находиться в центре города. Таким образом, необходимо учитывать и другие моменты, чтобы определить наиболее оптимальное расположение электростанции.

    1. Электростанция должна быть построена в таком месте, где стоимость земли вполне приемлема.
    2. Земля должна быть такой, чтобы приобретение частной собственности было минимальным.
    3. Для конденсаторов и т.д. теплоэлектростанции требуется большое количество охлаждающей воды, поэтому желательно, чтобы станция располагалась рядом с большим источником природного источника воды, таким как большая река.
    4. Наличие большого количества топлива по разумной цене является одним из основных критериев выбора места установки.
    5. Растение должно быть установлено на равнине.
    6. Почва должна быть такой, чтобы она обеспечивала хорошую и прочную основу для растений и зданий.
    7. Расположение ТЭЦ не должно быть очень близко к густонаселенной местности, так как там задымление, шум, пар, водяной пар и т.д.
    8. Должен быть достаточный запас для развития будущего спроса.
    9. В непосредственной близости также должно быть место для установки золоудаления тепловых электростанций.
    10. Очень высокая труба электростанции не должна мешать движению дирижаблей.

    Преимущества теплоэлектростанции

    Преимущества теплоэлектростанции включают:

    1. Экономичность за счет низкой начальной стоимости, отличная от любой электростанции.
    2. Земли требуется меньше, чем гидроэлектростанции.
    3. Так как уголь является основным топливом и его стоимость довольно дешевая, чем бензин/дизельное топливо, то стоимость генерации является экономичной.
    4. Техническое обслуживание проще.
    5. Тепловые электростанции могут быть установлены в любом месте, где есть транспорт и большие объемы воды.

    Недостатки теплоэлектростанции

    Недостатки теплоэлектростанции включают:

    1. Эксплуатационные расходы теплоэлектростанции сравнительно высоки из-за топлива, технического обслуживания и т. д.
    2. Большое количество дыма вызывает завоздушивание загрязнение. Тепловая электростанция ответственна за глобальное потепление.
    3. Нагретая вода тепловых электростанций оказывает неблагоприятное воздействие на водную жизнь в воде и нарушает экологию.
    4. Общий КПД ТЭС низок, менее 30%.

    Тепловая электростанция: принцип работы, составные части, принцип работы, преимущества и недостатки

    Сегодня мы узнаем о теплоэлектростанции, ее основных компонентах, работе, преимуществах и недостатках. Паротурбинная электростанция, иногда известная как угольная электростанция или тепловая электростанция, является основным источником электроэнергии для любой страны.Эта электростанция в основном работает по циклу Ренкина.

     

    Тепловая электростанция:

    Основное введение или принцип:

    Мы все знакомы с термином «Генератор». Устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, называется генератором. Этот генератор заставляет вращаться с помощью какой-то внешней энергии. Когда эту энергию извлекают из энергии пара, электростанцию ​​называют паровой электростанцией.

     

    Простая паровая установка работает по циклу Ренкина.На первом этапе вода подается в котел под очень высоким давлением с помощью BFP (питательного насоса котла). Эта вода под высоким давлением нагревается в котле , который преобразует ее в перегретый пар под высоким давлением. Этот высокоэнергетический пар проходит через паровую турбину (механическое устройство, которое преобразует энергию потока жидкости в механическую энергию) и вращает ее. Благодаря извлечению полной энергии пара используются трехступенчатые турбины, известные как LPT (турбина низкого давления), IPT (турбина среднего давления) и HPT (турбина высокого давления).Вал турбины соединен с валом ротора генератора, который заставляет вращать вал генератора и производить электричество. При этом пар теряет свою энергию. Этот насыщенный пар низкого давления далее проходит через конденсатор, где он превращается в воду. Эта вода далее проходит через BFP и котел и завершает цикл. Этот цикл непрерывно работает для производства электроэнергии.

    Теперь подробно опишем каждый компонент тепловой электростанции.

    Строительство паросиловой установки:

    Любую паросиловую установку можно сгруппировать в следующий раздел.

    Завод по переработке угля:

    Склад угля:

    Место хранения угля известно как хранилище угля. Первоначально полученный шахтами уголь хранится в надлежащем месте.

    Бункер:

    Уголь из угольного хранилища отправляется в бункеры. Это контейнер, который находится на верхней стороне мельницы и используется для непрерывной подачи угля в мельницу. Минимальная емкость бункера примерно в 10 раз превышает емкость мельницы.

    Питатель:

    Уголь из бункеров направляется в питатель, который подает уголь в мельницу.Основная причина использования питателя между бункерами и мельницей заключается в том, что если мы напрямую отправим уголь в мельницу, это может повредить внутреннюю часть машины из-за большого давления, оказываемого углем.

    Мельница:

    Уголь не используется непосредственно в котлах. Место, где уголь превращается в пылевидную форму, известно как мельница. Из него эта угольная пыль поступает в классификатор.

    Классификатор:

    Классификаторы применяются для разделения пылевидных и непылевидных форм угля.Он отправляет пылевидный уголь в печь, а непылевидный уголь — в мельницу.

    Вентиляционная установка:

    Вентилятор PA:

    Вентилятор PA — это вентилятор первичного воздуха. Это используется для транспортировки пылевидного угля в печь. Он также используется для удаления влаги из пылевидного угля.

    Вентилятор с внутренним диаметром:

    Вентилятор с внутренним диаметром означает вытяжной вентилятор. Этот вентилятор используется для всасывания отработанных дымовых газов из котла и их выброса в атмосферу через дымоход.

    Вентилятор FD:

    FD означает вентилятор с принудительной тягой.Он используется для подачи воздуха или, можно сказать, кислорода для правильного сжигания угля в топке. Он подает горячий воздух в топку.

    Подогреватель воздуха:

    Теплообменник, передающий тепло от выхлопных дымовых газов поступающему воздуху ПА и ДТ.

    ESP (электростатический осадитель):

    Это устройство расположено между вентилятором Id и вытяжкой котла и используется для обнаружения и блокирования частиц золы из дымовых газов и контроля создаваемого ими загрязнения.

    Дымоход:

    Дымоход используется для создания естественной тяги отработанных дымовых газов. Один дымоход используется на два агрегата.

    Секция котла:

    Экономайзер:

    Экономайзер является первым компонентом секции котла. Как следует из названия, экономайзер используется для повышения эффективности паровой электростанции. Используется для нагрева воды до температуры насыщения. Он извлекает тепло из отработанных дымовых газов и использует его для нагрева воды. Он подает воду в барабан котла.

    Бойлер:

    Экономайзер подает воду в Бойлер. Котел является основной частью любой тепловой электростанции. Он используется для преобразования воды в пар. В любой паровой электростанции используется водотрубный котел . Он содержит топку внутри корпуса котла. Уголь горит в этом разделе. Барабан является основной частью котла паровой электростанции. Он расположен в верхней части котла и служит для отделения воды от пара. Пар из котельной части направляется в пароперегреватели.

    Супернагреватель:

    Эффективность тепловой электростанции напрямую связана с температурой пара.Котел вырабатывает низкотемпературный пар, который не так экономичен для любой электростанции. Таким образом, супернагреватель используется для повторного нагрева пара. Температура пара ограничена на уровне 550 градусов по Цельсию, потому что материал турбины не может выдерживать температуру выше 600 градусов по Цельсию. Пар из пароперегревателя направляется в турбину высокого давления.

    Повторный нагреватель:

    Когда пар расширяется в турбине высокого давления, его температура и давление снижаются. Если этот низкотемпературный пар направляется непосредственно в турбину ПД, он вырабатывает меньше энергии.Для увеличения мощности установки предусмотрено направление отработанного пара из турбины высокого давления в подогреватель, где он нагревается и получает начальную температуру около 550 градусов по Цельсию.

    Секция турбины:

     

    Турбина высокого давления:

    Пар из пароперегревателя направляется в турбину высокого давления. Все три турбины соединены с одним валом, который далее соединен с валом генератора. Турбина HP работает при давлении около 150 кг/см2 и температуре 550 градусов по Цельсию.Он наименьший среди всех турбин.

    Турбина промежуточного давления:

    Как следует из названия, она работает при промежуточном давлении, которое составляет около 70 кг/см2. Пар из подогревателя направляется в турбину IP при температуре около 550 градусов по Цельсию, где он расширяется и вырабатывает энергию.

    Турбина низкого давления:

    Это основной электрогенератор. Он генерирует около 40 процентов всей мощности. Пар из турбины ПД напрямую направляется в турбину НД, где он расширяется и вращает турбину.Это самая большая часть секции турбины.

    Экстрактор:

    Для повышения эффективности некоторое количество пара извлекается как из выхлопа секции высокого, так и из выхлопа секции низкого давления. Этот извлеченный пар используется для нагрева воды перед подачей в экономайзер.

    Секция конденсатора:

    Конденсатор:

    На теплоэлектростанции, чтобы завершить циклическую работу, нам нужно снова направить воду в экономайзер под высоким давлением. Пар, выходящий из турбины низкого давления, не находится в конденсированной форме, и сжимать пар при очень высоком давлении около 150 кг/см2 экономически нецелесообразно.Поэтому необходимо устройство, которое может конденсировать пар в воду. Это устройство называется Конденсатор. Конденсатор также представляет собой теплообменник, в котором холодная вода поступает в трубы, а пар выходит из кожуха. Холодная вода извлекает тепло из пара и превращает его в воду. Конденсатор работает при вакуумметрическом давлении около -1 кг/см2. Это связано с созданием разницы давлений между отработавшим паром турбины низкого давления и конденсатором, которая необходима для правильного течения пара в нем. Сконденсированная вода отправляется в контейнер, который называется Hotwell.

    Насосы для извлечения конденсата (CEP):

    Конденсат извлекается насосами и направляется в LPH.

    LPH (нагреватель низкого давления):

    Вода, собранная из конденсатора, находится под низким давлением. Для повышения эффективности установки эта вода нагревается отбираемым паром из турбины низкого давления.

    Деаэратор:

    Вода, собранная из конденсатора, содержит растворенные газы, такие как кислород. Эта вода не может быть направлена ​​напрямую в котел и турбины.это может вызвать коррозию. Чтобы уменьшить возможность коррозии, эти растворенные газы должны быть удалены из этой воды, прежде чем она будет превращена в пар. Эту работу выполняет Деаэратор. Деаэратор нагревает воду до некоторой степени, при которой растворенные газы превращаются в газы и удаляются из воды.

    Насос питательной воды или питательный насос котла:

    BFP — это центробежные насосы, которые используются для увеличения давления воды до 150 кг/см2, а также для подачи этой воды в экономайзер.

    HPH (нагреватель высокого давления):

    Вода под давлением, нагнетаемая BFP, проходит через нагреватель высокого давления, который в некоторой степени нагревает эту воду для повышения эффективности установки. Пар, извлекаемый из выхлопа ТН, используется для нагрева этой воды.

    Градирня:

    Градирня используется для обеспечения холодной водой конденсатора для конденсации пара в воду.

    Секция генератора:

    Вал турбины соединен с генератором, который вращает ротор генератора и вырабатывает электроэнергию.

    Возбудитель:

    При холодном пуске турбина не вращается из-за большой инерции. Возбудитель служит для вращения турбины
    при начальном запуске.

    Работа паровой электростанции:

    Теперь мы обсудили основные компоненты теплоэлектростанции и их использование. Все эти компоненты работают вместе, чтобы производить электричество. Его работу можно свести к следующему пункту.

     

    • При запуске завода угольная пыль из мельницы подается в топку котла вентилятором PA.Вентилятор FD обеспечивает необходимое количество кислорода для правильного горения.
    • ДМ вода подается питающим насосом котла в экономайзер. Эта вода достигает давления около 165 кг на квадратный сантиметр во время этого процесса.
    • Экономайзер нагревает эту воду до точки насыщения до идеального состояния и направляет ее в барабан котла.
    • Вода из корпуса котла направляется в кольцевое кольцо, расположенное в нижней части котла. Все трубы водяной стены соединены с этим круглым кольцом.
    • Теперь вода течет через водяную стенку котла, один конец которой соединяется с кольцевым кольцом, а другой конец соединяется с барабаном котла. Поток воды снизу вверх.
    • Эта вода превращается в пар в водяных стенках и возвращается в барабан котла. Барабан котла разделяет пар и воду.
    • Теперь пар из барабана котла направляется в пароперегреватель, который нагревает пар примерно до 550 градусов по Цельсию.
    • Этот перегретый пар высокого давления проходит через турбину высокого давления, где он расширяется и вращает турбину.Давление и температура пара падают в турбине ВД.
    • Этот пар из выхлопа турбины высокого давления направляется обратно в подогреватель, где снова нагревается и достигает начальной температуры около 550 градусов по Цельсию. Обратите внимание, что пар получает свою начальную температуру, но давление пара ниже начального состояния.
    • Теперь этот повторно нагретый пар промежуточного давления направляется в турбину ПД, где он снова расширяется и еще больше снижает свое давление и температуру.Он вращает турбину ВД с той же скоростью, что и турбина высокого давления.
    • Этот пар из турбины ПД направляется непосредственно в турбину низкого давления и там расширяется. Пар в турбине низкого давления полностью расширяется и совершает максимальную работу.
    • Теперь с выхода турбины низкого давления пар направляется в конденсатор.
      Конденсатор расположен чуть ниже выхлопной линии низкого давления. Для охлаждения пара в конденсаторе
      градирня подает холодную воду в трубы, расположенные в конденсаторе
      .
    • Пар превращается в воду в конденсаторе и направляется в нагреватель низкого давления. Нагреватели низкого давления извлекают тепло из выхлопных газов турбины низкого давления и используют его для нагрева питательной воды.
    • После подогревателей низкого давления вода направляется в деаэратор, где удаляются растворенные газы воды. Вода из деаэратора поступает в БФП, который через нагреватель ВД подает ее в экономайзер.

     

    Этот круговорот воды повторяется снова и снова и непрерывно вращает турбину. Турбина далее вращает ротор генератора и вырабатывает электроэнергию.

    Преимущества и недостатки тепловых электростанций:

    Преимущества:
    • Низкая стоимость установки и обслуживания.
    • Не имеет прямого отношения к климатическим условиям, как гидроэлектростанция.
    • Большое количество угля на земле.
    • Простота обслуживания.
    • Требуется меньше земельного участка.
    • Может быть установлен вблизи центра нагрузки, что сводит к минимуму потери при передаче.
    • Может быть установлен вблизи угольных шахт, что позволяет минимизировать транспортные расходы на топливо.
    Недостатки:
    • Низкая циклическая эффективность около 35-45 процентов.
    • Постоянно выделяет дым, который способствует увеличению загрязнения воздуха.
    • Используется расходное топливо.
    • Эксплуатационные расходы высоки по сравнению с гидро- и атомными электростанциями.
    • Образует большое количество золы в час, что затрудняет обращение с золой.
    • Иногда нагретая вода попадает прямо в реку, что может нарушить жизненный цикл водных организмов.

    Это все о тепловых паровых электростанциях. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Подпишитесь на наш сайт, чтобы получать больше информативных статей. Спасибо, что прочитали это.

    Как работают газотурбинные электростанции

    Турбины внутреннего сгорания (газовые), устанавливаемые на многих современных электростанциях, работающих на природном газе, представляют собой сложные машины, но в основном они состоят из трех основных секций:

    • его и подает в камеру сгорания со скоростью сотни миль в час.
    • Система сгорания , обычно состоящая из кольца топливных форсунок, которые впрыскивают постоянный поток топлива в камеры сгорания, где оно смешивается с воздухом. Смесь сгорает при температуре более 2000 градусов по Фаренгейту. В результате сгорания образуется поток газа высокой температуры и высокого давления, который входит и расширяется через секцию турбины.
    • Турбина представляет собой сложную систему чередующихся стационарных и вращающихся лопастей с аэродинамическим профилем. Когда горячий дымовой газ расширяется через турбину, он вращает вращающиеся лопасти.Вращающиеся лопасти выполняют двойную функцию: они приводят в действие компрессор, чтобы втягивать больше сжатого воздуха в секцию сгорания, и вращают генератор для производства электроэнергии.

    Наземные газовые турбины бывают двух типов: (1) двигатели с тяжелой рамой и (2) авиационные двигатели. Двигатели с тяжелой рамой характеризуются более низким коэффициентом давления (обычно ниже 20) и, как правило, имеют большие физические размеры. Степень сжатия – это отношение давления нагнетания компрессора к давлению воздуха на входе.Авиационные двигатели произошли от реактивных двигателей, как следует из названия, и работают при очень высокой степени сжатия (обычно более 30). Авиационные двигатели, как правило, очень компактны и полезны там, где требуется меньшая выходная мощность. Поскольку турбины с большой рамой имеют более высокую выходную мощность, они могут производить большее количество выбросов и должны быть спроектированы для достижения низкого уровня выбросов загрязняющих веществ, таких как NOx.

    Одним из ключевых факторов, влияющих на топливно-энергетическую эффективность турбины, является температура, при которой она работает.Более высокие температуры обычно означают более высокую эффективность, что, в свою очередь, может привести к более экономичной работе. Газ, протекающий через турбину типичной электростанции, может иметь температуру до 2300 градусов по Фаренгейту, но некоторые из критических металлов в турбине могут выдерживать температуры только до 1500–1700 градусов по Фаренгейту. Следовательно, воздух из компрессора может использоваться для охлаждения. ключевые компоненты турбины, снижая предельную тепловую эффективность.

    Одним из основных достижений программы Министерства энергетики США по созданию усовершенствованных турбин стало преодоление существовавших ранее ограничений по температуре турбины за счет сочетания инновационных технологий охлаждения и передовых материалов.Усовершенствованные турбины, появившиеся в результате исследовательской программы Департамента, смогли повысить температуру на входе в турбину до 2600 градусов по Фаренгейту, что почти на 300 градусов выше, чем в предыдущих турбинах, и достичь эффективности до 60 процентов.

    Еще одним способом повышения эффективности является установка рекуператора или парогенератора-утилизатора (HRSG) для извлечения энергии из выхлопных газов турбины. Рекуператор улавливает отработанное тепло в выхлопной системе турбины для предварительного нагрева нагнетаемого компрессором воздуха перед его подачей в камеру сгорания.Котел-утилизатор вырабатывает пар, улавливая тепло выхлопных газов турбины. Эти котлы также известны как парогенераторы-утилизаторы. Пар высокого давления из этих котлов можно использовать для выработки дополнительной электроэнергии с помощью паровых турбин, конфигурация которых называется комбинированным циклом.

    Газовая турбина простого цикла может достигать эффективности преобразования энергии в диапазоне от 20 до 35 процентов. Благодаря более высоким температурам, достигнутым в программе турбин Министерства энергетики, будущие электростанции с комбинированным циклом, работающие на водороде и сингазе, вероятно, достигнут эффективности 60 процентов или более.Когда отработанное тепло улавливается из этих систем для отопления или промышленных целей, общая эффективность энергетического цикла может достигать 80 процентов.

     

    Конструкция паровой электростанции

    , работа, преимущества и недостатки со схемой

    Паровая электростанция является важным источником для производства электроэнергии. Эта электростанция обеспечивает большую часть потребности в электроэнергии. Его еще называют тепловой электростанцией. Он обеспечивает электроэнергией, необходимой для различных областей.В этой статье мы изучим конструкцию, работу, эффективность, преимущества и недостатки паровых электростанций.

    Что такое паровая электростанция

    Это электростанция, которая используется для выработки электроэнергии с помощью паровой турбины. Основными компонентами этих электростанций являются котел, паровая турбина, конденсатор и питательный насос.

     

    Выбор площадки 

    Выбор площадки для паровой электростанции зависит от различных факторов.Давайте обсудим эти факторы один за другим

    1. Стоимость земли: Стоимость земли, выбранной для установки, должна быть минимальной или экономичной.
    2. Плотность населения земли: Расстояние от паровой электростанции до общественных мест должно быть на соответствующем расстоянии. Так что в случае любого сбоя или опасности на станции не должно быть затронуто население района рядом с электростанцией.
    3. Наличие источников воды: На выбранном участке должно быть много источников воды.Так как электростанции требуется большое количество воды для выработки пара.
    4. Наличие топлива:  Должно быть наличие необходимого топлива (угля), так как без топлива завод работать не будет.
    5. Тип земли: Земля, выбранная для установки электростанции, должна быть достаточно ровной и подходящей для прочного фундамента для различного оборудования станции.
    6. Объем будущего спроса: Размер земли должен быть таким, чтобы на нем можно было справиться с будущим спросом на электроэнергию.
    7. Наличие средства для обращения с золой: Надлежащее средство для удаления золы должно находиться рядом с электростанцией, чтобы свести к минимуму неблагоприятное воздействие золы, образующейся на паросиловой установке
    8. Наличие средства для транспортировки: Средство для транспортировки должно быть установка для электростанции, потому что любой материал не может быть доставлен на электростанцию ​​из нужного места из-за отсутствия транспорта. На выбранном участке должно быть легкодоступно надлежащее транспортное средство.

     Также читайте:

    Конструкция или схема паровой электростанции

    В паровой электростанции присутствует так много компонентов, которые выполняют свою специализированную функцию для эффективной работы. Различные компоненты паросиловой установки:

     

    1. Склад угля:

    Это место, где хранится уголь, который можно использовать при необходимости.

    2. Обращение с углем:

    Здесь уголь преобразуется в пылевидную форму перед подачей в печь.Надлежащая система предназначена для транспортировки пылевидного угля в топку котла.

    3. Бойлер:

    Преобразует воду в пар высокого давления. Он содержит топку внутри или снаружи корпуса котла. Сгорание угля происходит в топке.

    4. Подогреватель воздуха:

    Используется для предварительного подогрева воздуха перед подачей в топку котла. Предварительный подогрев воздуха способствует сгоранию топлива в большей степени. Он забирает тепло от сгоревших газов из топки, чтобы нагреть воздух из атмосферы.

    5. Экономайзер:

    Как следует из названия, экономит работу котла. Он нагревает питательную воду до заданной температуры перед тем, как она попадет в барабан котла. Для этого требуется тепло от сгоревших газов из печи.

    6. ​​Турбина:

    Это механическое устройство, которое преобразует кинетическую энергию пара в механическую энергию.

    7. Генератор:

    Соединен с ротором турбины и преобразует механическую энергию турбины в электрическую.

    8. Золохранилище:

    Используется для хранения золы после сжигания угля.

    9. Пылесборник:

    Собирает частицы пыли из дымовых газов перед их выбросом в дымоход.

    10. Конденсатор:

    Конденсирует пар, выходящий из турбины. Он преобразует пар низкого давления в воду. Он присоединен к градирне.

    11. Градирня:

    Градирня с холодной водой. Холодная вода циркулирует в конденсатор для охлаждения остаточного пара из турбины.

    12. Дымоход:

    Используется для выпуска горячих продуктов сгорания или дыма из печи в окружающую среду на соответствующей высоте. Высота башни очень высока, так что она может легко выбрасывать дым и выхлопные газы на соответствующую высоту. И это не может не сказаться на населении, проживающем вблизи ТЭЦ.

    13. Насос питательной воды:

    Используется для подачи питательной воды в котел.

     

    Работа паровой электростанции

    В паровой электростанции угольная пыль подается в котел и сжигается в топке.Вода, присутствующая в барабане котла, превращается в пар высокого давления. Из котла пар высокого давления поступал в пароперегреватель, где снова нагревался до сухости. Этот перегретый пар ударяется о лопатки турбины с высокой скоростью, и турбина начинает вращаться с высокой скоростью. К ротору турбины присоединен генератор, и при вращении турбины он также вращается со скоростью турбины. Генератор преобразует механическую энергию турбины в электрическую энергию.После удара по турбине пар покидает турбину и поступает в конденсатор. Пар конденсируется с помощью холодной воды из градирни. Сконденсированная вода с питательной водой поступает в экономайзер. В экономайзере питательная вода нагревается перед подачей в котел. Такой нагрев воды увеличивает КПД котла. Отходящие газы из топки проходят через пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель. Тепло этих выхлопных газов используется для нагрева пара в пароперегревателе, питательной воды в экономайзере и воздуха в воздухоподогревателе.После сжигания угля в топке его транспортируют на золоулавливающую установку и, наконец, в золохранилище.

    Читайте также:

    Для лучшего понимания пошаговая работа паросиловой установки выглядит следующим образом для обогрева из топки вода, находящаяся в барабане котла, превращается в пар высокого давления.

  • Из котла этот пар высокого давления поступает в пароперегреватель, где снова нагревается до сухого состояния.
  • После этого этот перегретый пар ударяется о лопатки турбины с большой скоростью, и лопатки турбины начинают вращаться с большой скоростью. Здесь запасенная потенциальная энергия пара преобразуется в механическую энергию.
  • Генератор соединен с ротором турбины. Когда турбина вращается, генератор также вращается с той же скоростью, и механическая энергия турбины преобразуется в электрическую энергию.
  • Пар после удара о лопатки турбины теряет большую часть энергии и выходит из турбины с паром низкого давления.
  • Этот пар низкого давления поступает в конденсатор. Холодная вода циркулирует в конденсаторе из градирни. Здесь влажный пар низкого давления превращается в воду.
  • После этого сконденсированная вода с питательной водой поступает в экономайзер, где нагревается экономайзером. И, наконец, питательная вода поступает в котел насосом питательной воды для повторения цикла.
  • Сгоревшие дымовые газы из топки проходят через пароперегреватель, экономайзер и воздухоподогреватель.Эта теплота дымовых газов расходуется на подогрев пара в пароперегревателе до сухости, на подогрев питательной воды в экономайзере перед поступлением в котел и на подогрев воздуха из атмосферы в воздухоподогревателе перед поступлением в котел. печь.
  • Зола из топки транспортируется на установку по переработке золы и, наконец, в золохранилище.

Смотреть видео для лучшего понимания

9

9

Эффективность паровой электростанции
  • Электростанция, действующая на угле, составляет почти 41% мирового производства электроэнергии .
  • Это модифицированный термодинамический цикл Ренкина, по которому работает угольная электростанция.
  • Общий КПД угольной электростанции колеблется от 32% до 42%. И это рассчитывается по давлениям перегрева и температурам перегрева и повторного нагрева пара.
  • Большинство крупных электростанций, работающих при давлении пара 170 бар, температурах пара перегретого пара 570 ℃ и промежуточного пара 570 ℃, могут достигать КПД в диапазоне от 35% до 38%.
  • КПД сверхкритических электростанций, работающих при давлении пара 220 бар и температурах перегрева/повторного нагрева 600/600 ℃, может достигать 42%.
  • Эффективность в диапазоне от 45 до 48 % может быть достигнута на сверхсверхкритических электростанциях, работающих при давлении 300 бар и температурах пара перегрева/повторного нагрева 600/600 ℃.

Преимущества
  • По сравнению с электростанцией имеет низкую начальную стоимость и, следовательно, экономичность.
  • Требуется меньшая площадь земли по сравнению с гидроэлектростанцией.
  • Уголь используется в качестве топлива, и стоимость угля дешевле бензина и дизельного топлива.Таким образом, стоимость производства электроэнергии является экономичной.
  • Эта электростанция проста в обслуживании.
  • Паросиловая установка может быть установлена ​​в любом месте, где есть источники воды и транспортные средства.

Недостатки
  • Высокие эксплуатационные расходы: Эксплуатационные расходы паросиловой установки относительно высоки из-за топлива, обслуживания и т. д.
  • Низкий КПД: Если говорить об общей эффективности пара силовой установки, то это примерно от 35% до 41%, что мало.
  • Глобальное потепление: Из-за выброса сгоревших газов угля или топлива в большей степени способствует глобальному потеплению.
  • Неблагоприятное воздействие на водные живые организмы: Нагретая вода, сбрасываемая в реки, пруды и т.п., оказывает вредное воздействие на живые организмы и нарушает экологию.

В этой статье мы изучили конструкцию, работу, преимущества и недостатки и эффективность паросиловой установки .Если вы нашли эту информацию полезной и ценной, не забудьте поставить лайк и поделиться ею.

Солнечные тепловые электростанции – Управление энергетической информации США (EIA)

Солнечные теплоэнергетические системы используют концентрированную солнечную энергию

Солнечные тепловые/электроэнергетические системы собирают и концентрируют солнечный свет для производства высокотемпературного тепла, необходимого для выработки электроэнергии. Все солнечные тепловые энергетические системы имеют коллекторы солнечной энергии с двумя основными компонентами: отражатели (зеркала), которые улавливают и фокусируют солнечный свет на приемник .В большинстве типов систем теплоноситель нагревается и циркулирует в ресивере и используется для производства пара. Пар преобразуется в механическую энергию в турбине, которая приводит в действие генератор для производства электроэнергии. Солнечные тепловые энергетические системы имеют системы слежения, которые фокусируют солнечный свет на приемнике в течение дня, когда солнце меняет положение на небе. Солнечные тепловые электростанции обычно имеют большое поле или массив коллекторов, которые подают тепло на турбину и генератор.Несколько солнечных тепловых электростанций в Соединенных Штатах имеют две или более солнечных электростанций с отдельными батареями и генераторами.

Солнечные теплоэнергетические системы могут также иметь компонент системы накопления тепловой энергии, который позволяет системе солнечного коллектора нагревать систему хранения энергии в течение дня, а тепло от системы хранения используется для производства электроэнергии в вечернее время или в пасмурную погоду. Солнечные тепловые электростанции также могут быть гибридными системами, которые используют другие виды топлива (обычно природный газ) для дополнения энергии солнца в периоды низкой солнечной радиации.

Типы концентрирующих солнечных тепловых электростанций

Линейные обогатительные системы

Линейные концентрирующие системы собирают солнечную энергию с помощью длинных, прямоугольных, изогнутых (U-образных) зеркал. Зеркала фокусируют солнечный свет на приемники (трубки), которые проходят по всей длине зеркал. Концентрированный солнечный свет нагревает жидкость, протекающую по трубкам. Жидкость направляется в теплообменник для кипячения воды в обычном паротурбинном генераторе для производства электроэнергии.Существует два основных типа систем линейных концентраторов: системы с параболическими желобами, в которых трубки приемника расположены вдоль фокальной линии каждого параболического зеркала, и системы с линейными отражателями Френеля, в которых одна трубка приемника расположена над несколькими зеркалами, что обеспечивает большую подвижность зеркал. слежение за солнцем.

Электростанция с линейным концентрирующим коллектором имеет большое количество, или поле , коллекторов в параллельных рядах, которые обычно ориентированы с севера на юг для максимального сбора солнечной энергии.Эта конфигурация позволяет зеркалам отслеживать движение солнца с востока на запад в течение дня и непрерывно концентрировать солнечный свет на приемных трубках.

Параболические желоба

Параболический лотковый коллектор имеет длинный рефлектор параболической формы, который фокусирует солнечные лучи на приемной трубе, расположенной в фокусе параболы. Коллектор наклоняется вместе с солнцем, чтобы солнечный свет фокусировался на приемнике, когда солнце движется с востока на запад в течение дня.

Из-за своей параболической формы желоб может фокусировать солнечный свет в 30-100 раз больше его нормальной интенсивности (коэффициент концентрации) на приемной трубе, расположенной вдоль фокальной линии желоба, достигая рабочих температур выше 750°F.

Силовая установка с параболическим желобом

Источник: стоковая фотография (защищено авторским правом)

Линейные концентрирующие системы с параболическим желобом используются в одной из старейших в мире солнечных тепловых электростанций — системе генерации солнечной энергии (SEGS), расположенной в пустыне Мохаве в Калифорнии.Со временем на объекте было девять отдельных заводов: первый завод в системе, SEGS I, работал с 1984 по 2015 год, а второй, SEGS II, работал с 1985 по 2015 год. SEGS III–VII (3–7), каждая с чистой летней электрической мощностью 36 мегаватт (МВт) была введена в эксплуатацию в 1986, 1987 и 1988 годах. SEGS VIII (8) и IX (9), каждая с чистой летней электрической мощностью 88 МВт, начали работу в 1989 и 1990 соответственно. Все SEGS 3, 4, 5, 6, 7 и 8 прекратили работу в 2021 году, и по состоянию на 31 декабря 2021 года в эксплуатации осталась только SEGS 9.

  • Генераторная станция Солана: двухэлектростанция мощностью 296 МВт с накопителем энергии в Гила-Бенд, штат Аризона, которая начала работать в 2013 году
  • Солнечный проект Мохаве: двухэлектростанция мощностью 2275 МВт в Барстоу, Калифорния, которая начала работать в 2014 году
  • Проект Genesis Solar Energy: установка с двумя электростанциями мощностью 250 МВт в Блайт, Калифорния, которая начала работать в 2013 и 2014 годах
  • Nevada Solar One: электростанция мощностью 69 МВт недалеко от Боулдер-Сити, штат Невада, введенная в эксплуатацию в 2007 г.

Линейные отражатели Френеля

Системы с линейным отражателем Френеля

(LFR) аналогичны системам с параболическими желобами в том, что зеркала (отражатели) концентрируют солнечный свет на приемнике, расположенном над зеркалами.В этих отражателях используется эффект линзы Френеля, который позволяет использовать концентрирующее зеркало с большой апертурой и коротким фокусным расстоянием. Эти системы способны концентрировать солнечную энергию примерно в 30 раз больше ее нормальной интенсивности. Компактные линейные отражатели Френеля (CLFR), также называемые концентрирующими линейными отражателями Френеля, представляют собой тип технологии LFR, в которой несколько поглотителей находятся рядом с зеркалами. Несколько приемников позволяют зеркалам изменять свой наклон, чтобы свести к минимуму то, насколько они блокируют доступ солнечного света к соседним отражателям.Такое расположение повышает эффективность системы и снижает потребность в материалах и затраты. Демонстрационная солнечная электростанция CLFR была построена недалеко от Бейкерсфилда, штат Калифорния, в 2008 году, но в настоящее время она не работает.

Башни солнечной энергии

Система солнечной электростанции использует большое поле плоских зеркал, отслеживающих солнце, называемых гелиостатами, для отражения и концентрации солнечного света на приемнике на вершине башни. Солнечный свет может быть сконцентрирован до 1500 раз.В некоторых градирнях в качестве теплоносителя используется вода. Передовые разработки экспериментируют с расплавленной нитратной солью из-за ее превосходных возможностей теплопередачи и накопления энергии. Возможность накопления тепловой энергии позволяет системе производить электроэнергию в пасмурную погоду или ночью.

  • Солнечная электростанция Иванпа: объект с тремя отдельными коллекторными полями и башнями с общей чистой летней электрической мощностью 393 МВт в Сухом озере Иванпа, Калифорния, который начал работать в 2013 году
  • Проект солнечной энергетики Crescent Dunes: однобашенный объект мощностью 110 МВт с компонентом для хранения энергии в Тонапе, штат Невада, который начал работать в 2015 году

Башня солнечной энергии

Источник: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL)

Солнечная антенна/двигатели

Источник: стоковая фотография (защищено авторским правом)

Солнечная антенна/двигатели

Солнечные тарелки/двигатели используют зеркальную тарелку, похожую на очень большую спутниковую тарелку.Чтобы снизить затраты, зеркальная тарелка обычно состоит из множества меньших плоских зеркал, имеющих форму тарелки. Поверхность в форме тарелки направляет и концентрирует солнечный свет на тепловой приемник, который поглощает и собирает тепло и передает его на двигатель-генератор. Наиболее распространенным типом теплового двигателя, используемого в системах тарелки / двигателя, является двигатель Стирлинга. Эта система использует жидкость, нагретую ресивером, для перемещения поршней и создания механической энергии. Механическая энергия приводит в действие генератор или генератор переменного тока для производства электроэнергии.

Солнечные тарелки/двигатели всегда направлены прямо на солнце и концентрируют солнечную энергию в фокусе тарелки. Коэффициент концентрации солнечной тарелки намного выше, чем у линейных концентрирующих систем, и она имеет температуру рабочей жидкости выше 1380 ° F. Энергетическое оборудование, используемое с солнечной тарелкой, может быть установлено в фокусе тарелки, что делает ее подходящей для удаленных мест, или энергия может собираться из нескольких установок и преобразовываться в электричество в центральной точке.

0 comments on “Тепловая электростанция принцип работы: Принцип работы ТЭЦ, устройство ТЭС

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.