Принцип на работа на атомна електроцентрала. Вижте какво е „топлоелектрическа централа“ в други речници

Определение

охладителна кула

Характеристики

Класификация

Комбинирана топлоелектрическа централа

Мини-CHP устройство

Предназначение на мини-CHP

Използване на топлина от мини-ТЕЦ

Гориво за мини-ТЕЦ

Мини-ТЕЦ и екология

Газотурбинен двигател

Завод с комбиниран цикъл

Принцип на действие

Предимства

Разпръскване

Принципът на хидроенергията е предшественик, тъй като оттогава водата тече под мостове и технологичният напредък увеличи ефективността и хидравличното производство. Язовирът създава резервоар, от който водата се насочва към подножието на язовира чрез принудителни тръби. Така създаденият мощен ток задвижва турбината, която от своя страна задвижва алтернатор, чрез който се преобразува механичната енергия. в електрическата енергия.

Водата, възобновяемата енергия на бъдещето

Европейският парк е разнороден. В зависимост от конфигурацията на водното течение, топографията и височината на водопада се използват няколко вида язовири. Различните инфраструктури включват: Те се използват за техните важни водни запаси, които се образуват по време на периоди на дъжд и снеготопене. Тези съоръжения за съхранение са на разположение, за да отговорят на търсенето на електроенергия по време на периоди на голямо търсене или да осигурят баланс на електрическата система. Ниските водопади са "окачени" електроцентрали и "заключени" язовири, те нямат капацитет за съхранение и произвеждат непрекъсната енергия в зависимост от водоснабдяването в момента. развитие високи водопади, по-често наричани язовири, разположени в планината. . Като водещ световен източник на възобновяема енергия, водната енергия е полезна, тъй като гарантира устойчиво, рентабилно и екологично производство, тъй като не отделя парникови газове или замърсяване, както и евтина водна енергия. внезапни колебания в търсенето на електроенергия.

Кондензационна електроцентрала

История

Принцип на действие

Основни системи

Влияние при заобикаляща среда

Сегашно състояние

Верхнетагилская ГРЕС

Каширская ГРЕС

Псковская ГРЕС

Ставрополска държавна районна електроцентрала

Смоленская ГРЕС

ТЕЦ е(или топлоелектрическа централа) е електроцентрала, която генерира електрическа енергия чрез преобразуване на химическата енергия на горивото в механична енергия на въртене на вала на електрическия генератор.

Поради това хидроенергията е особено подходяща да отговори на пикове в търсенето на електроенергия по време на особено студено време. Френската ситуация е, меко казано, сложна. Втората ос е разгръщането на нови производствени центрове. Говорим за създаване на няколко нови структури, като язовирът не само ще бъде по-добре интегриран в околната среда, но и ще бъде по-мощен.

Изправени пред ограниченията на традиционния хидравличен флот и непопулярността на работата и последиците за околната среда, други решения се тестват. В продължение на 30 години приливната електроцентрала La Rance произвежда електричество чрез своите 24 турбини, които използват както приливни, така и речни течения.





Основните компоненти на топлоелектрическата централа са:

По същата логика технологията за приливна турбина в момента се тества в Бретан. Приливна турбина е водата, в която се намира вятърната турбина. Силата на морските течения задвижва турбините, механичната енергия, създадена от въртенето на лопатките, се преобразува в електрическа.

Изправени пред предизвикателства бърз растеженергийни нужди и проблем глобално затоплянехидроенергията е решението за бъдещето за постигане на 22% възобновяема енергия в енергийния сектор. европейско производство на електроенергия.

Двигатели - силови агрегати ТЕЦ

Електрически генератори

Топлообменници ТЕЦ - ТЕЦ

Охладителни кули.

охладителна кула

Охладителна кула (на немски gradieren - за сгъстяване на солен разтвор; първоначално охладителните кули са били използвани за извличане на сол чрез изпаряване) е устройство за охлаждане на голямо количество вода с насочен поток от атмосферен въздух. Понякога охладителните кули се наричат ​​още охладителни кули.

Тези четири отвора пресичат в своите открити части мрежа от разломи и фрактури, които до голяма степен са наследени от сложната тектонска история, преди фазата на разрив, и възпроизведени по време на разлома. След това геотермалната течност се инжектира отново през двата кладенеца, за да „презареди“ калориите чрез дълбока циркулация и се улавя отново в кладенеца за вземане на проби.

Вече няма нужда да пробивате толкова дълбоко

Наистина се определя общата мощност на инсталацията. Обемен дебит, температурна разлика между производство и повторно впръскване - съответен коефициент специфична топлинаи плътност на термалната вода. С други думи, по-добре е да имате големи количества при по-ниска температура от очакваната, отколкото малки количества вода, дори много горещи.

Понастоящем охладителните кули се използват главно в системи за циркулационно водоснабдяване за охлаждане на топлообменници (обикновено в топлоелектрически централи, когенерационни инсталации). IN Гражданско инженерствоОхладителните кули се използват в климатизацията, например за охлаждане на кондензатори в хладилни агрегати, охлаждане на генератори за аварийно захранване. В промишлеността охладителните кули се използват за охлаждане на хладилни машини, машини за формоване на пластмаса и химическо пречистване на вещества.

Индуцираната сеизмичност не е неизбежна

От друга страна, развитието на методите за преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия направи възможно през последните няколко години, чрез бинарни цикли, да се изградят електроцентрали, които оценяват геотермалната вода със средна енталпия. Основното местно неудобство, наблюдавано по време на този проект, беше наличието на микросеизми, възникнали след фазите на стимулация. Задължителни стъпки за почистване на естествени пукнатини, които са частично запушени с баритни отлагания и по този начин пресъздават стари цикли на циркулация на водата.

Охлаждането се дължи на изпаряването на част от водата, когато тече в тънък филм или капки по специална пръскачка, по която се подава въздушен поток в посока, обратна на движението на водата. Когато 1% вода се изпари, температурата на останалата вода пада с 5,48 °C.

По правило охладителните кули се използват там, където не е възможно да се използват големи водни тела (езера, морета) за охлаждане. Освен това този метод на охлаждане е по-екологичен.

Именно тогава инжектирането на геотермален флуид внезапно спира и рисковете от микросеизмични събития са най-големи: има известно ограничение на способността на подземната повърхност да абсорбира под микросеизмичните смущения. През този период са предизвикани повече от 400 микросеизми, без никакви усещания.

Гранитът не е водоустойчив

Нека припомним, че земетресението на повърхността трябва да бъде по-голямо от 2 по скалата на Рихтер. Тъй като топлината се увеличава навсякъде с дълбочината, американските учени си представиха концепцията през 70-те години да използват този енергиен ресурс на основание, че е достатъчно изкуствено да унищожи горещата рокчрез изпомпване на вода под налягане през първия сондаж.

Проста и евтина алтернатива на охладителните кули са бризгалните басейни, където водата се охлажда чрез просто пръскане.



Нещо повече, тези естествени хиперсолени води, циркулиращи в естествени гранитни фрактури, пренасят конвективна топлина в началото на топлинната аномалия на района и на по-голяма дълбочина температурният градиент изглежда линеен, което отново предполага топлинен режим от проводящ тип. Терминът "подсилен" се отнася до необходимостта от стимулиране на околната среда, за да се увеличи нейната пропускливост. В действителност структурата на резервоара има хетерогенност в циркулацията на флуида, което ограничава природни условияПървоначалната инжекция и продуктивност на кладенците обикновено са по-ниски от необходимите за икономична експлоатация.



За да се подобри тази производителност, беше необходима фаза на развитие на обекта, за да се подобри локалната пропускливост около кладенците и връзката им с естествени разломи и мрежи от пукнатини. В резултат на тези дейности по стимулиране, добивът и приемистостта остават променливи от един кладенец до друг.

По-лесно е да се сглоби отново, отколкото да се изгради отново

В резултат на това бяха разработени два кладенеца за събиране на флуид, свързани с трети кладенец за повторно инжектиране, за да се компенсират загубите на флуид в средата. Днес наблюдаваме, че е по-лесно да се произвежда естествена топла вода, отколкото да се възпроизвежда. Това води до намаляване на налягането на повторно инжектиране и по този начин до намаляване на индуцираната микросеизмичност.

Характеристики

Основният параметър на охладителната кула е стойността на плътността на напояване - специфичната стойност на потреблението на вода на 1 m² площ за напояване.

Основните конструктивни параметри на охладителните кули се определят чрез технико-икономически изчисления в зависимост от обема и температурата на охладената вода и атмосферните параметри (температура, влажност и др.) На мястото на монтажа.

Възобновяема и съхранена енергия

Водноелектрическите централи произвеждат електричество от вода, преминаваща през язовири. Водата задвижва турбините със скорост, контролирана от клапан. Всяка турбина задвижва алтернатор, който преобразува механичната енергия на водата в електричество.

Специализирани и допълнителни дъщерни дружества

Хидроенергията има важното предимство, че може да се съхранява и мобилизира за минути. Освен това е конкурентна енергия поради дългия живот и ниската цена на водноелектрическата енергия. Има два вида водноелектрически централи. Работещи речни електроцентрали, които използват непрекъснатия поток на водно течение и осигуряват базово енергийно снабдяване по всяко време, и резервоарни централи, които съхраняват вода в резервоар, отчитайки енергията, която със сигурност е налична, когато търсенето е пиково. Тази компания има най-голямото числовръзки с големи водноелектрически централи и водноелектрически централи в в световен мащаб.

Повече от 700 споменавания на язовири в света

Хидроенергията е вторият по големина източник на електроенергия във Франция.

Използване на охладителни кули в зимно време, особено в суров климат, може да бъде опасно поради потенциала за замръзване на охладителната кула. Това се случва най-често на място, където мразовитият въздух влиза в контакт с малко количество топла вода. За да се предотврати замръзване на охладителната кула и съответно нейната повреда, е необходимо да се осигури равномерно разпределение на охладената вода върху повърхността на спринклера и да се следи същата плътност на напояване в отделните зони на охладителната кула. Вентилаторите също често са податливи на заледяване поради неправилно използване на охладителната кула.

Тези големи проектипридружен от действия и проекти, осъществявани в тясно сътрудничество с асоциации и местни структури. Той ще отговори на нарастващото търсене на енергия, като същевременно гарантира сигурност на доставките. Този язовир, чиято архитектура ще ограничи въздействието върху околната среда, трябва да започне да функционира рано. Новата водноелектрическа централа Estreita беше открита през октомври. . Тези централи, които работят в периоди на високо търсене на електроенергия, играят важна роля в усилията за опазване на морето, като създават рибни пасажи във водните пътища.

Класификация

В зависимост от вида на спринклера охладителните кули биват:

филм;

капково;

пръскане;

По начин на подаване на въздух:

вентилатор (тягата се създава от вентилатор);

кула (тягата се създава с помощта на висока изпускателна кула);

отворен (атмосферен), използващ силата на вятъра и естествената конвекция, докато въздухът се движи през спринклера.

Той експлоатира и експлоатира помпени инсталации в Dinorwig и Festiniog в региона Snowdonia. Топлоелектрическите централи бяха почти изцяло захранвани с въглища, а водноелектрическите централи могат да бъдат разделени на две големи категории: електроцентрали на реката, електроцентрали под резервоари и без съмнение тази обобщена класификация може да бъде обогатена. нюанси въз основа на консумация или техника. Топлоелектрическите централи най-често се свързват с въглищния промишлен комплекс или с наличието на градско потребление, а водноелектрическите централи, работещи на реката, са благоприятни за електрометалургичната и електрохимическата промишленост, докато язовирите и резервоарите са предназначени за тяхното производство, за да регулират инсталациите надолу по течението или износ за пиково потребление.

Вентилаторните охладителни кули са най-ефективни от техническа гледна точка, тъй като осигуряват по-дълбоко и по-качествено водно охлаждане и могат да издържат на големи специфични топлинни натоварвания (те обаче изискват разходиелектрическа енергия за задвижване на вентилатори).

Видове

Котелно-турбинни електроцентрали

Кондензационни електроцентрали (GRES)

По подобен начин в категорията на речните растения може да се направи разграничение между високо, средно или ниско падане. От друга страна, преди да предложи генерално класиране, който отчита както енергийните източници, технологиите, производството и потреблението.

Топлоелектрическите централи могат да бъдат групирани според използвания енергиен източник, като електроцентрали, работещи с въглища, електроцентрали, работещи с газ, електроцентрали, работещи с гориво, и електроцентрали, работещи с енергия, градски електроцентрали. В икономически план, където проблемите на производството и потреблението са от първостепенно значение, ще разграничим три вида топлоелектрически централи.

Комбинирани топло- и електрически централи (когенерационни централи, комбинирани топло- и електрически централи)

Газотурбинни електроцентрали

Електрически централи, базирани на газови инсталации с комбиниран цикъл

Електроцентрали, базирани на бутални двигатели

Запалване чрез компресия (дизел)

Пламна искра

Комбиниран цикъл

Комбинирана топлоелектрическа централа

Комбинираната топлоелектрическа централа (CHP) е вид топлоелектрическа централа, която произвежда не само електричество, но също така е източник на топлинна енергия в централизирани системи за топлоснабдяване (под формата на пара и топла вода, включително за осигуряване на топла вода и отопление на жилищни и промишлени съоръжения). По правило топлоелектрическата централа трябва да работи по отоплителен график, тоест производството на електрическа енергия зависи от производството на топлинна енергия.

Инсталациите с непрекъснато и редовно производство включват минни инсталации, инсталирани на суровини, стоманодобивни мелници, използващи доменен газ и големи газови електроцентрали, построени в непосредствена близост до находищата. Всички тези инсталации се захранват от непрекъснатото, често масово, производство на кафяви въглища или странични продукти или газ. Използването им е по същество промишлена употребаизискващи непрекъснато производство. Усъвършенстваното производство е само от време на време.

В Съединените щати големите заводи за природен газ в Тексас или Луизиана стоят зад развитието на алуминиевата индустрия в този регион чрез масивно и непрекъснато производство. Тези инсталации също така получават най-ниската цена на kWh, тъй като цената на енергийния източник и неговия транспорт са сведени до минимум, използването е максимално, а производството е масивно и редовно.

При разполагането на топлоелектрическа централа се взема предвид близостта на потребителите на топлина под формата на топла вода и пара.







Мини-ТЕЦ

Mini-CHP е малка комбинирана топлоелектрическа централа.





Мини-CHP устройство

Мини когенераторите са топлоелектрически централи, използвани за съвместно производство на електрическа и топлинна енергия в блокове с единична мощност до 25 MW, независимо от вида на оборудването. Понастоящем следните инсталации се използват широко в чуждестранната и местна топлоенергетика: парни турбини с обратно налягане, кондензационни парни турбини с извличане на пара, газови турбини с оползотворяване на топлинна енергия с вода или пара, газови бутални, газо-дизелови и дизелови агрегати с възстановяване на топлинна енергия различни системитези единици. Терминът когенерационни инсталации се използва като синоним на термините мини-CHP и CHP, но има по-широко значение, тъй като предполага съвместно производство (co - съвместно, поколение - производство) на различни продукти, които могат да бъдат както електрически, така и топлинни енергия и други продукти, като топлинна енергия и въглероден диоксид, Електрическа енергияи студ и т.н. Всъщност терминът тригенерация, който предполага производство на електроенергия, топлинна енергия и студ, също е частен случай на когенерация. Отличителна черта на мини-CHP е по-икономичното използване на горивото за произвежданите видове енергия в сравнение с конвенционалните отделни методи за тяхното производство. Това се дължи на факта, че електричествов национален мащаб се произвежда основно в кондензационните цикли на топлоелектрически централи и атомни електроцентрали, които имат електрическа ефективност от 30-35% при липса на термична придобиващ. Всъщност това състояние на нещата се определя от съществуващото съотношение на електрически и топлинни натоварвания селища, различният им характер на промяна през годината, както и невъзможността за пренос на топлинна енергия на големи разстояния, за разлика от електрическата енергия.

Мини-CHP модулът включва газово бутало, газова турбина или дизелов двигател, генератор електричество, топлообменник за оползотворяване на топлина от вода при охлаждане на двигателя, масло и отработени газове. Котел за гореща вода обикновено се добавя към мини-CHP, за да компенсира топлинния товар в пиковите моменти.

Предназначение на мини-CHP

Основната цел на мини-CHP е да генерира електрическа и топлинна енергия от различни видовегориво.

Концепцията за изграждане на мини-ТЕЦ в непосредствена близост до към приобретателяима редица предимства (в сравнение с големите топлоелектрически централи):

ви позволява да избегнете разходивърху изграждането на предимствата на полезно и опасно високоволтови линииелектропроводи (електропроводи);

елиминират се загубите при предаване на енергия;

не са необходими финансови разходи за изпълнение технически спецификацииза свързване към мрежи

централизирано захранване;

непрекъснато снабдяване на купувача с електроенергия;

захранване с висококачествена електроенергия, спазване на зададените стойности на напрежение и честота;

може би реализиране на печалба.

IN модерен святИзграждането на мини-CHP набира скорост, предимствата са очевидни.

Използване на топлина от мини-ТЕЦ

Значителна част от енергията на изгаряне на горивото при производството на електроенергия е топлинна енергия.

Има опции за използване на топлина:

директно използване на топлинна енергия от крайни потребители (когенерация);

топла вода (БГВ), отопление, технологични нужди (пара);

частично преобразуване на топлинна енергия в студена енергия (тригенерация);

студът се генерира от абсорбционна хладилна машина, която консумира не електрическа, а топлинна енергия, което позволява доста ефективно използване на топлината през лятото за климатизация или за технологични нужди;

Гориво за мини-ТЕЦ

Видове използвани горива

газ: мрежа, Природен газвтечнени и други запалими газове;

течно гориво: дизелово гориво, биодизел и други запалими течности;

твърдо гориво: въглища, дърва, торф и други видове биогориво.

Най-ефективното и евтино гориво в Руска федерацияе основният Природен газ, както и свързан газ.



Мини-ТЕЦ и екология

Използването на отпадна топлина от двигателите на електроцентралите за практически цели е отличителна чертамини-ТЕЦ и се нарича когенерация (отопление).

Комбинираното производство на два вида енергия в мини-ТЕЦ допринася за много по-екологично използване на гориво в сравнение с отделното производство на електроенергия и топлинна енергия в котелни централи.

Заменяйки котелни, които нерационално използват гориво и замърсяват атмосферата на градовете, мини-CHP допринасят не само за значителни икономии на гориво, но и за повишаване на чистотата на въздушния басейн и подобряване на общото състояние на околната среда.

Източникът на енергия за газови бутални и газови турбини мини-CHP обикновено е . Природен или свързан газ, органично гориво, което не замърсява атмосферата с твърди емисии

Газотурбинен двигател

Газотурбинен двигател (GTE, TRD) е топлинен двигател, в който газът се компресира и нагрява и след това енергията на компресирания и нагрят газ се преобразува в механична енергия работана вала на газова турбина. За разлика от буталния двигател, в газотурбинния двигател процесивъзникват в поток от движещ се газ.

Сгъстеният атмосферен въздух от компресора навлиза в горивната камера и там се подава гориво, което при изгаряне образува голямо количество продукти от горенето под високо налягане. След това в газовата турбина енергията на изгорелите газове се преобразува в механична енергия работапоради въртенето на лопатките от газовата струя, част от която се изразходва за компресиране на въздуха в компресора. Останалата част от работата се прехвърля към задвижвания агрегат. Работата, консумирана от тази единица, е полезна работа GTD. Газотурбинните двигатели имат най-висока плътност на мощността сред двигателите с вътрешно горене до 6 kW/kg.



Най-простият газотурбинен двигател има само една турбина, която задвижва компресора и в същото време е източник на полезна мощност. Това налага ограничения върху режимите на работа на двигателя.

Понякога двигателят е многовалов. В този случай има няколко последователни турбини, всяка от които задвижва собствен вал. Турбина високо налягане(първият след горивната камера) винаги задвижва компресора на двигателя, а следващите могат да задвижват както външен товар (витла на хеликоптер или кораб, мощни електрически генератори и др.), така и допълнителни компресорисамият двигател, разположен пред основния.

Предимството на многоваловия двигател е, че всяка турбина работи при оптимална скорост и натоварване Предимствотовар, задвижван от вала на едновалов двигател, ускорението на двигателя, тоест способността му да се върти бързо, би било много лошо, тъй като турбината трябва да доставя мощност както за осигуряване на двигателя с голямо количество въздух ( мощността е ограничена от количеството въздух) и за ускоряване на натоварването. С дизайн с два вала, лекият ротор с високо налягане бързо влиза в действие, осигурявайки на двигателя въздух и турбината ниско наляганеголямо количество газове за ускорение. Също така е възможно да се използва по-малко мощен стартер за ускорение, когато се стартира само роторът с високо налягане.

Завод с комбиниран цикъл

Инсталацията с комбиниран цикъл е станция за производство на електроенергия, използвана за производство на топлинна и електрическа енергия. Различава се от парните и газотурбинните инсталации с повишена ефективност.

Принцип на действие

Инсталацията с комбиниран цикъл се състои от две отделни единици: парна мощност и газова турбина. В газотурбинен агрегат турбината се върти от газообразни продукти от изгаряне на гориво. Горивото може да бъде природен газ или петролни продукти. индустрия (мазут, дизелово гориво). На същия вал с турбината има първи генератор, който поради въртенето на ротора генерира електричество. Преминавайки през газовата турбина, продуктите от горенето й отдават само част от енергията си и все още имат висока температура на изхода от газовата турбина. От изхода на газовата турбина продуктите от горенето навлизат в парната електроцентрала, котела за отпадна топлина, където водата и получената водна пара се нагряват. Температурата на продуктите от горенето е достатъчна, за да доведе парата до състоянието, необходимо за използване в парна турбина (температурата на димните газове от около 500 градуса по Целзий позволява да се получи прегрята пара при налягане от около 100 атмосфери). Парната турбина задвижва втори електрически генератор.

Предимства

Инсталациите с комбиниран цикъл имат електрическа ефективност от около 51-58%, докато за отделно работещи парни или газови турбини тя варира около 35-38%. Това не само намалява разхода на гориво, но и намалява емисиите на парникови газове.

Тъй като инсталацията с комбиниран цикъл извлича топлината от продуктите на горенето по-ефективно, е възможно горивото да се изгаря при по-висока високи температури, в резултат нивото на емисиите на азотен оксид в атмосферата е по-ниско от това на други видове инсталации.

Сравнително ниска производствена цена.



Разпръскване

Въпреки факта, че предимствата на цикъла пара-газ бяха доказани за първи път през 50-те години на миналия век от съветския академик Христианович, този тип инсталации за производство на електроенергия не бяха широко използвани. Руска федерацияшироко приложение. Няколко експериментални блока CCGT са построени в СССР. Пример са енергийните блокове с мощност 170 MW на Nevinnomysskaya GRES и 250 MW на Moldavskaya GRES. IN последните години V Руска федерацияБяха пуснати в експлоатация редица мощни енергоблокове с комбиниран цикъл. Между тях:

2 енергоблока с мощност от 450 MW всеки в Северозападната топлоелектрическа централа в Санкт Петербург;

1 енергоблок с мощност 450 MW в Калининградската ТЕЦ-2;

1 блок ПГУ с мощност 220 MW в Тюменска ТЕЦ-1;

2 блока CCGT с мощност 450 MW в ТЕЦ-27 и 1 CCPP в ТЕЦ-21 в Москва;

1 блок CCGT с мощност 325 MW в Ивановская ГРЕС;

2 енергоблока с мощност от 39 MW всеки в ТЕЦ Сочи

Към септември 2008 г. няколко CCPP са в различни етапи на проектиране или строителство в Руската федерация.

В Европа и САЩ подобни инсталации работят в повечето топлоелектрически централи.

Кондензационна електроцентрала

Кондензационна електроцентрала (CPP) е топлоелектрическа централа, която произвежда само електрическа енергия. Исторически тя получава името „GRES“ - държавна районна електроцентрала. С течение на времето терминът "GRES" е загубил първоначалното си значение ("район") и в съвременния смисъл означава, като правило, кондензационна електроцентрала (CPP) с голям капацитет (хиляди MW), работеща в единна енергетика система заедно с други големи електроцентрали. Трябва обаче да се има предвид, че не всички станции със съкращението „GRES“ в наименованието си са кондензационни централи, някои от тях работят като комбинирани топлоелектрически централи.

История

Първата GRES Elektropredacha, днешната GRES-3, е построена близо до Москва в Електрогорск през 1912-1914 г. по инициатива на инженер R. E. Klasson. Основното гориво е торф, мощността е 15 MW. През 20-те години на миналия век планът GOELRO предвижда изграждането на няколко топлоелектрически централи, сред които Каширската държавна районна електроцентрала е най-известната.



Принцип на действие

Водата, загрята в парен котел до състояние на прегрята пара (520-565 градуса по Целзий), върти парна турбина, която задвижва турбогенератор.

Излишната топлина се освобождава в атмосферата (близките водни тела) чрез кондензационни агрегати, за разлика от когенерационните централи, които освобождават излишната топлина за нуждите на близки обекти (например отопление на къщи).

Кондензационната електроцентрала обикновено работи съгласно цикъла на Ранкин.

Основни системи

IES е сложен енергиен комплекс, състоящ се от сгради, конструкции, енергийно и друго оборудване, тръбопроводи, арматура, измервателна апаратура и автоматизация. Основните IES системи са:

котелна инсталация;

паротурбинна инсталация;

икономия на гориво;

система за отстраняване на пепел и шлака, пречистване на димни газове;

електрическа част;

техническо водоснабдяване (за отстраняване на излишната топлина);

система за химическо почистване и пречистване на вода.

При проектирането и изграждането на CES, неговите системи са разположени в сгради и съоръжения на комплекса, предимно в основната сграда. При експлоатация на IES персоналът, управляващ системите, като правило е обединен в цехове (котелно-турбинни, електрически, горивни, химически водопречистващи, термична автоматизация и др.).

Котелната централа е разположена в котелното помещение на основната сграда. В южните райони на Руската федерация котелната инсталация може да бъде отворена, тоест без стени и покрив. Инсталацията се състои от парни котли (парогенератори) и паропроводи. Парата от котлите се прехвърля към турбините чрез тръбопроводи под напрежение. Паропроводите на различни котли по правило не са свързани чрез напречни връзки. Този тип схема се нарича "блокова" схема.

Паротурбинният агрегат е разположен в машинното помещение и в деаераторното (бункерно-деаераторно) отделение на основния корпус. Включва:

парни турбини с електрически генератор на същия вал;

кондензатор, в който парата, преминала през турбината, се кондензира и образува вода (кондензат);

кондензни и захранващи помпи, които осигуряват връщането на кондензат (захранваща вода) към парни котли;

рекуперативни нагреватели с ниско и високо налягане (LHP и PHH) - топлообменници, в които захранващата вода се нагрява чрез извличане на пара от турбината;

деаератор (използван също като HDPE), в който водата се пречиства от газообразни примеси;

тръбопроводи и спомагателни системи.

Икономията на гориво има различен състав в зависимост от основното гориво, за което е проектиран IES. За CPP, работещи с въглища, икономията на гориво включва:

устройство за размразяване (т.нар. „топлина“ или „навес“) за размразяване на въглища в открити гондолни вагони;

устройство за разтоварване (обикновено самосвал);

склад за въглища, обслужван от грайферен кран или специална претоварна машина;

трошачна инсталация за предварително смилане на въглища;

Конвейери за преместване на въглища;

аспирационни системи, блокиращи и други спомагателни системи;

система за подготовка на прах, включително топкови, валцови или чукови мелници за смилане на въглища.

Системата за подготовка на прах, както и бункерите за въглища, са разположени в отделението за бункер-деаератор на основната сграда, останалите устройства за подаване на гориво са разположени извън основната сграда. Понякога се създава централна инсталация за прах. Складът за въглища е проектиран за 7-30 дни непрекъсната работа на IES. Някои устройства за подаване на гориво са излишни.

Икономията на гориво на IES, използваща природен газ, е най-простата: включва газоразпределителна точка и газопроводи. Въпреки това, в такива електроцентрали, той се използва като резервен или сезонен източник. мазут, така че се създава ферма за мазут. Съоръжения за мазут се изграждат и в електроцентрали, работещи с въглища, където се използват за запалване на котли. Индустрията за мазут включва:

устройство за приемане и източване;

склад за мазут със стоманени или стоманобетонни резервоари;

мазут помпена станцияс нагреватели и филтри за мазут;

тръбопроводи със спирателна и контролна арматура;

противопожарни и други спомагателни системи.

Системата за отстраняване на пепел и шлака се инсталира само в електроцентрали, работещи с въглища. Както пепелта, така и шлаката са незапалими остатъци от въглища, но шлаката се образува директно в пещта на котела и се отстранява през кран (отвор в шахтата за шлака), а пепелта се отвежда с димните газове и се улавя на изхода на котела. Частиците пепел са значително по-малки по размер (около 0,1 mm) от парчетата шлака (до 60 mm). Системите за отстраняване на пепелта могат да бъдат хидравлични, пневматични или механични. Най-разпространената система за рециркулационно хидравлично отстраняване на пепел и шлака се състои от промивни устройства, канали, резервоарни помпи, тръбопроводи за тор, депа за пепел и шлака, помпени станции и тръбопроводи за пречистена вода.

Изпускането на димни газове в атмосферата е най-много опасно влияниеТЕЦ при околната природа. След нагнетателните вентилатори се монтират филтри за събиране на пепелта от димните газове. различни видове(циклони, скрубери, електрофилтри, ръкавни филтри), които задържат 90-99% от твърдите частици. Те обаче не са подходящи за почистване на дим от вредни газове. В чужбина и в напоследъки в битови електроцентрали (включително газ и мазут) са инсталирани системи за десулфуриране на газ с вар или варовик (т.нар. deSOx) и каталитична редукция на азотни оксиди с амоняк (deNOx). Пречистеният димен газ се отделя от димоотвод в комин, чиято височина се определя от условията за разсейване на останалите вредни примеси в атмосферата.

Електрическата част на ИЕС е предназначена за производство на електрическа енергия и разпределението й до потребителите. Генераторите IES създават трифазен електрически ток с напрежение обикновено 6-24 kV. Тъй като загубите на енергия в мрежите намаляват значително с увеличаване на напрежението, трансформаторите се монтират непосредствено след генераторите, повишавайки напрежението до 35, 110, 220, 500 kV и повече. Трансформаторите са инсталирани на на открито. Част от електрическата енергия се изразходва за собствените нужди на електроцентралата. Свързването и изключването на електропроводи, простиращи се до подстанции и потребители, се извършва на отворено или затворено разпределителни устройства(OSU, ZRU), оборудвани с превключватели, способни да свързват и прекъсват електрическа верига с високо напрежение без образуване на електрическа дъга.

Система техническо водоснабдяванеосигурява доставка на голямо количество студена водаза охлаждане на турбинни кондензатори. Системите са разделени на директни, циркулационни и смесени. При еднопроходните системи водата се изпомпва от естествен източник (обикновено река) и се изпуска обратно след преминаване през кондензатор. В този случай водата се загрява с около 8-12 ° C, което в някои случаи променя биологичното състояние на резервоарите. В рециркулационните системи водата циркулира под влияние циркулационни помпии се охлажда с въздух. Охлаждането може да се извърши на повърхността на охладителни резервоари или в изкуствени структури: бризгални басейни или охладителни кули.

В нисководни райони вместо система за техническо водоснабдяване се използват въздушно-кондензационни системи (сухи охладителни кули), които представляват въздушен радиатор с естествена или изкуствена тяга. Това решение обикновено е принудително, тъй като те са по-скъпи и по-малко ефективни по отношение на охлаждането.

Системата за химическо пречистване на вода осигурява химическо пречистване и дълбоко обезсоляване на водата, постъпваща в парни котли и парни турбини, за да се избегнат отлагания по вътрешни повърхностиоборудване. Обикновено филтри, резервоари и реагентни съоръжения за пречистване на вода се намират в помощната сграда на IES. Освен това в топлоелектрическите централи се създават многостепенни системи за почистване. Отпадъчни водизамърсени с нефтопродукти, масла, вода за измиване и изплакване на оборудването, оттичане от дъжд и топене.

Влияние върху околната среда

Въздействие върху атмосферата. При изгаряне на гориво се изразходва голямо количество кислород и се отделя значително количество продукти от горенето, като летлива пепел, газообразни серни оксиди на азот, някои от които имат висока химическа активност.

Въздействие върху хидросферата. Предимно заустване на вода от кондензатори на турбини, както и промишлени отпадъчни води.

Въздействие върху литосферата. Изхвърлянето на големи маси пепел изисква много място. Тези замърсявания се намаляват чрез използване на пепел и шлака като строителни материали.

Сегашно състояние

В момента в Руската федерация има стандартни GRES с мощност 1000-1200, 2400, 3600 MW и няколко уникални блока от 150, 200, 300, 500, 800 и 1200 MW; Сред тях са следните държавни електроцентрали (част от OGK):

Верхнетагилская ГРЕС - 1500 MW;

Ириклинская ГРЕС - 2430 MW;

Каширска ГРЕС - 1910 MW;

Нижневартовская ГРЕС - 1600 MW;

Пермская ГРЕС - 2400 MW;

Уренгойская ГРЕС - 24 MW.

Псковская ГРЕС - 645 MW;

Серовская ГРЕС - 600 MW;

Ставрополска държавна районна електроцентрала - 2400 MW;

Сургутская ГРЕС-1 - 3280 MW;

Троицкая ГРЕС - 2060 MW.

Гусиноозерская ГРЕС - 1100 MW;

Костромска държавна районна електроцентрала - 3600 MW;

Държавна районна електроцентрала Печора - 1060 MW;

Харанорская ГРЕС - 430 MW;

Черепецка ГРЕС - 1285 MW;

Южноуралская ГРЕС - 882 MW.

Березовская ГРЕС - 1500 MW;

Смоленска ГРЕС - 630 MW;

Сургутская ГРЕС-2 - 4800 MW;

Шатурская ГРЕС - 1100 MW;

Yaivinskaya GRES - 600 MW.

Конаковская ГРЕС - 2400 MW;

Nevinnomysskaya GRES - 1270 MW;

Рефтинская ГРЕС - 3800 MW;

Среднеуралская ГРЕС - 1180 MW.

Киришская ГРЕС - 2100 MW;

Красноярская ГРЕС-2 - 1250 MW;

Новочеркаска ГРЕС - 2400 MW;

Ryazanskaya GRES (блокове № 1-6 - 2650 MW и блок № 7 (бившата GRES-24, която беше включена в Ryazanskaya GRES - 310 MW) - 2960 MW;

Череповецка ГРЕС - 630 MW.

Верхнетагилская ГРЕС

Verkhnetagilskaya GRES е топлоелектрическа централа във Верхни Тагил ( Свердловска област), работещ като част от ОГК-1. В служба от 29 май 1956 г.

Станцията включва 11 енергоблока с електрическа мощност 1497 MW и топлинна мощност 500 Gcal/h. Гориво на станцията: природен газ (77%), въглища(23%). Числеността на персонала е 1119 души.

Строителството на станцията с проектна мощност 1600 MW започва през 1951 г. Целта на строителството беше да осигури топлинна и електрическа енергия на Новоуралския електрохимически завод. През 1964 г. електроцентралата достига проектната си мощност.

За да се подобри топлоснабдяването на градовете Верхни Тагил и Новоуралск, бяха построени следните станции:

Четири кондензационни турбоагрегата К-100-90 (ВК-100-5) ЛМЗ бяха заменени с топлинни турбини Т-88/100-90/2,5.

На TG-2,3,4 са монтирани мрежови нагреватели от типа PSG-2300-8-11 за загряване на мрежова вода в топлоснабдителната верига на Novouralsk.

На TG-1.4 са инсталирани мрежови нагреватели за топлоснабдяване на Верхний Тагил и промишлената площадка.

Цялата работа е извършена по проект на Централна клинична болница.

В нощта на 3 срещу 4 януари 2008 г. в Surgutskaya GRES-2 се случи авария: частично срутване на покрива над шести енергоблок с мощност 800 MW доведе до спиране на два енергоблока. Ситуацията се усложни от факта, че друг енергоблок (№ 5) беше в ремонт: В резултат на това блокове № 4, 5, 6 бяха спрени. Тази авария беше локализирана до 8 януари. През цялото това време държавната централа работи в особено интензивен режим.

Предвижда се изграждането на два нови енергоблока (гориво - природен газ) съответно до 2010 г. и 2013 г.

В GRES има проблем с емисиите в околната среда. ОГК-1 подписа договор с Енергийния инженерен център на Урал за 3,068 милиона рубли, който предвижда разработването на проект за реконструкция на котела във Верхнетагилската държавна районна електроцентрала, което ще доведе до намаляване на емисиите на отговарят на стандартите за ELV.

Каширская ГРЕС

Каширска държавна районна електроцентрала на името на Г. М. Кржижановски в град Кашира, Московска област, на брега на Ока.

Историческа станция, построена под личното ръководство на В. И. Ленин по плана GOELRO. По време на пускането в експлоатация 12 MW станция беше втората по големина електроцентрала в Европа.

Станцията е построена по плана GOELRO, строителството е извършено под личния надзор на В.И. Построен е през 1919-1922 г., за строителство на мястото на село Терново, е издигнато работническото селище Новокаширск. Пусната на 4 юни 1922 г. тя става една от първите съветски регионални топлоелектрически централи.

Псковская ГРЕС

Псковская ГРЕС е държавна регионална електроцентрала, разположена на 4,5 километра от селище от градски тип Дедовичи, областен център на Псковска област, на левия бряг на река Шелон. От 2006 г. е клон на OJSC OGK-2.

Електропроводи за високо напрежение свързват Псковската държавна районна електроцентрала с Беларус, Латвия и Литва. Организацията майка смята това за предимство: има канал за износ на енергийни ресурси, който се използва активно.

Инсталираната мощност на GRES е 430 MW, включва два високоманеврени енергоблока по 215 MW всеки. Тези енергоблокове са построени и въведени в експлоатация през 1993 и 1996 г. Оригинален предимствоПървият етап включва изграждането на три енергоблока.

Основният вид гориво е природен газ, постъпва в станцията през разклонение на главния експортен газопровод. Захранващите блокове първоначално са проектирани да работят с фрезован торф; те са реконструирани по проект на ВТИ за изгаряне на природен газ.

Разходите за електроенергия за собствени нужди са 6,1%.

Ставрополска държавна районна електроцентрала

Ставрополската държавна районна електроцентрала е топлоелектрическа централа на Руската федерация. Намира се в град Солнечнодолск, Ставрополски край.

Зареждането на електроцентралата позволява износ на електроенергия в чужбина: Грузия и Азербайджан. В същото време се гарантира, че потоците в опорната електрическа мрежа на Обединената енергийна система на Юга ще се поддържат на приемливи нива.

Част от Генериращата компания на едро организации№ 2 (АД ОГК-2).

Разходите за електроенергия за собствени нужди на станцията са 3,47%.

Основното гориво на станцията е природен газ, но станцията може да използва мазут като резервно и аварийно гориво. Горивен баланс към 2008 г.: газ - 97%, мазут - 3%.

Смоленская ГРЕС

Smolenskaya GRES е топлоелектрическа централа на Руската федерация. Част от Генериращата компания на едро компании№ 4 (JSC OGK-4) от 2006 г.

На 12 януари 1978 г. е пуснат в експлоатация първият блок на държавната районна електроцентрала, чието проектиране започва през 1965 г., а строителството - през 1970 г. Станцията се намира в село Озерни, Духовшчински район, Смоленска област. Първоначално се предвиждаше използването на торф като гориво, но поради забавянето на изграждането на предприятия за добив на торф бяха използвани други видове гориво (Московска област въглища, въглища Инта, шисти, хакасски въглища). Сменени са общо 14 вида горива. От 1985 г. окончателно е установено, че енергията ще се получава от природен газ и въглища.

Текущата инсталирана мощност на държавната централа е 630 MW.





























Източници

Рижкин В. Я. Топлоелектрически централи. Изд. В. Я. Гиршфелд. Учебник за ВУЗ. 3-то издание, преработено. и допълнителни - М.: Енергоатомиздат, 1987. - 328 с.

http://ru.wikipedia.org/


Енциклопедия на инвеститора. 2013 .

Синоними: Речник на синонимите

ТЕЦ- — EN топлоелектрическа централа Електрическа централа, която произвежда електричество и топла вода за местното население. Когенерационна централа може да работи на почти... Ръководство за технически преводач

ТЕЦ- šiluminė elektrinė statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. топлоелектрическа централа; парна електроцентрала вок. Wärmekraftwerk, рус. топлоелектрическа централа, е; топлоелектрическа централа, ф пранц. centrale électrothermique, f; centrale thermique, f; usine… … Fizikos terminų žodynas

ТЕЦ- ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ, ТЕЦ,... .. . Форми на думите - и; и. Предприятие за производство на електрическа и топлинна енергия... енциклопедичен речник

24 октомври 2012 г

Електрическата енергия отдавна е навлязла в живота ни. Дори гръцкият философ Талес през 7 век пр. н. е. открива, че кехлибарът, натрит върху вълна, започва да привлича предмети. Но дълго време никой не обръщаше внимание на този факт. Едва през 1600 г. за първи път се появява терминът „електричество“, а през 1650 г. Ото фон Герике създава електростатична машина под формата на сярна топка, монтирана на метален прът, което позволява да се наблюдава не само ефектът на привличането, но и ефект на отблъскване. Това беше първата проста електростатична машина.

Оттогава минаха много години, но дори и днес, в свят, пълен с терабайти информация, когато можете сами да разберете всичко, което ви интересува, за мнозина остава загадка как се произвежда електричеството, как се доставя до дома ни , офис, предприятие...

Ще разгледаме тези процеси в няколко части.

Част I. Производство на електрическа енергия.

Откъде идва електрическата енергия? Тази енергия се появява от други видове енергия - топлинна, механична, ядрена, химическа и много други. IN индустриален мащабЕлектрическа енергия се получава в електроцентрали. Нека разгледаме само най-често срещаните видове електроцентрали.

1) Топлоелектрически централи. Днес всички те могат да бъдат обединени под един термин - Държавна районна електроцентрала (Държавна районна електроцентрала). Разбира се, днес този термин е загубил първоначалното си значение, но не е отишъл във вечността, а е останал с нас.

Топлоелектрическите централи са разделени на няколко подвида:

а)Кондензационната електроцентрала (CPP) е топлоелектрическа централа, която произвежда само електрическа енергия; този тип електроцентрала дължи името си на особеностите на принципа си на работа.

Принцип на работа: Въздухът и горивото (газообразно, течно или твърдо) се подават към котела с помощта на помпи. Резултатът е гориво-въздушна смес, която гори в пещта на котела, освобождавайки огромно количество топлина. В този случай водата преминава през тръбна система, която се намира вътре в котела. Освободената топлина се предава на тази вода, докато температурата й се повишава и се довежда до кипене. Парата, която е произведена в котела, се връща обратно в котела, за да го прегрее над точката на кипене на водата (при дадено налягане), след което през паропроводи отива в парната турбина, в която парата работи. В същото време той се разширява, температурата и налягането му намаляват. Така потенциалната енергия на парата се предава на турбината и следователно се превръща в кинетична енергия. Турбината от своя страна задвижва ротора на трифазен генератор за променлив ток, който е разположен на същия вал като турбината и произвежда енергия.

Нека разгледаме по-отблизо някои елементи на IES.

Въздушна турбина.


Потокът от водна пара навлиза през направляващи лопатки върху извити лопатки, фиксирани около обиколката на ротора, и, действайки върху тях, кара ротора да се върти. Както можете да видите, има празнини между редовете на лопатките. Те са там, защото този ротор е изваден от корпуса. Редици от лопатки също са вградени в тялото, но те са неподвижни и служат за създаване на желания ъгъл на падане на пара върху движещите се лопатки.

Кондензационните парни турбини се използват за преобразуване на възможно най-голяма част от топлината на парата в механична работа. Те работят чрез освобождаване (източване) на отработената пара в кондензатор, където се поддържа вакуум.

Турбина и генератор, които са разположени на един вал, се наричат ​​турбогенератор. Трифазен генераторпроменлив ток (синхронна машина).


Състои се от:





Което повишава напрежението до стандартна стойност(35-110-220-330-500-750 kV). В този случай токът намалява значително (например, когато напрежението се увеличи 2 пъти, токът намалява 4 пъти), което прави възможно предаването на мощност на големи разстояния. Трябва да се отбележи, че когато говорим за клас на напрежение, имаме предвид линейно (междуфазно) напрежение.

Активната мощност, произведена от генератора, се регулира чрез промяна на количеството енергиен носител и токът в намотката на ротора се променя. За да се увеличи изходната активна мощност, е необходимо да се увеличи подаването на пара към турбината и токът в намотката на ротора ще се увеличи. Не трябва да забравяме, че генераторът е синхронен, което означава, че честотата му винаги е равна на честотата на тока в електроенергийната система и промяната на параметрите на енергоносителя няма да повлияе на честотата му на въртене.

Освен това генераторът произвежда и реактивна мощност. Може да се използва за регулиране на изходното напрежение в малки граници (т.е. не е основното средство за регулиране на напрежението в електроенергийната система). Работи по този начин. Когато намотката на ротора е превъзбудена, т.е. когато напрежението на ротора се повиши над номиналната стойност, "излишната" реактивна мощност се освобождава в електроенергийната система, а когато намотката на ротора е недостатъчно възбудена, реактивната мощност се консумира от генератора.

По този начин, в променлив токговорим за обща мощност (измерена във волт-ампери - VA), която е равна на корен квадратен от сбора на активната (измерена във ватове - W) и реактивната (измерена във волт-ампери реактивна - VAR) мощност.

Водата в резервоара служи за отвеждане на топлината от кондензатора. За тези цели обаче често се използват басейни за пръскане.



или охладителни кули. Охладителните кули могат да бъдат тип кула Фиг.8


или вентилатор Фиг.9


Охладителните кули са проектирани почти по същия начин като тези, с единствената разлика, че водата тече над радиаторите, пренася топлина към тях и те се охлаждат от принудителен въздух. В този случай част от водата се изпарява и се пренася в атмосферата.
Ефективността на такава електроцентрала не надвишава 30%.

Б) Газотурбинна електроцентрала.

В газотурбинната електроцентрала турбогенераторът се задвижва не от пара, а директно от газове, образувани при изгарянето на горивото. В този случай можете да използвате само природен газ, в противен случай турбината бързо ще се повреди поради замърсяването й с продукти от горенето. Ефективност при максимално натоварване 25-33%

Много по-голяма ефективност (до 60%) може да се постигне чрез комбиниране на парни и газови цикли. Такива инсталации се наричат ​​инсталации с комбиниран цикъл. Вместо обикновен котел те имат монтиран котел-утилизатор, който няма собствени горелки. Той получава топлина от отработените газове на газова турбина. В момента CCGT се въвеждат активно в нашия живот, но засега има малко от тях в Русия.

IN) Топлоелектрически централи (отдавна са станали неразделна част от големите градове).Фиг.11

Конструктивно ТЕЦ е проектирана като кондензационна електрическа централа (КЕС). Особеността на електроцентрала от този тип е, че тя може да генерира както топлинна, така и електрическа енергия едновременно. В зависимост от вида на парната турбина има различни начиниселекции на пара, които ви позволяват да вземете пара от него с различни параметри. В този случай част от парата или цялата пара (в зависимост от вида на турбината) навлиза в мрежовия нагревател, пренася топлина към него и кондензира там. Когенерационните турбини ви позволяват да регулирате количеството пара за топлинни или промишлени нужди, което позволява на централата за когенерация да работи в няколко режима на натоварване:

топлинна - производството на електрическа енергия е изцяло зависимо от производството на пара за промишлени или централни отоплителни нужди.

електрически - електрическият товар е независим от топлинния товар. Освен това когенерационните инсталации могат да работят в напълно кондензационен режим. Това може да се наложи например при остър недостиг на активна мощност през лятото. Този режим е нерентабилен за топлоелектрическите централи, т.к ефективността е значително намалена.

Едновременното производство на електрическа енергия и топлина (когенерация) е печеливш процес, при който ефективността на станцията значително се повишава. Например, изчислената ефективност на CES е максимум 30%, а тази на CHP е около 80%. Освен това когенерацията позволява да се намалят неактивните топлинни емисии, което има положителен ефект върху екологията на района, в който се намира топлоелектрическата централа (в сравнение с ако има топлоелектрическа централа с подобен капацитет).

Нека разгледаме по-отблизо парната турбина.

Когенерационните парни турбини включват турбини с:

Обратно налягане;

Регулируемо изсмукване на пара;

Избор и обратно налягане.

Турбините с обратно налягане работят чрез изпускане на пара не в кондензатор, както в IES, а в мрежов нагревател, тоест цялата пара, която преминава през турбината, отива за нуждите на отоплението. Дизайнът на такива турбини има значителен недостатък: графикът на електрическото натоварване е напълно зависим от графика на топлинното натоварване, т.е. такива устройства не могат да участват в оперативното регулиране на текущата честота в електроенергийната система.

При турбини с контролирано пароотвеждане необходимото количество се извлича в междинни стъпала и се избират подходящите в този случай стъпки за извличане на пара. Този тип турбина е независима от топлинния товар и регулирането на изходната активна мощност може да се регулира в по-големи граници, отколкото при когенерационна инсталация с обратно налягане.

Екстракционните и противоналягащите турбини съчетават функциите на първите два типа турбини.

Когенерационните турбини на централите за когенерация не винаги са в състояние да променят топлинния товар за кратък период от време. За покриване на пикове на натоварване, а понякога и за увеличаване електрическа силаЧрез превключване на турбините в кондензационен режим в топлоелектрическите централи се монтират пикови водогрейни котли.

2) Атомни електроцентрали.

В момента в Русия има 3 вида реакторни централи. Общият принцип на тяхната работа е приблизително подобен на работата на IES (в старите времена атомните електроцентрали се наричаха държавни централи). Единствената фундаментална разлика е, че топлинната енергия се получава не в котли, използващи органично гориво, а в ядрени реактори.

Нека да разгледаме двата най-често срещани типа реактори в Русия.

1) Реактор РБМК.



Отличителна черта на този реактор е, че парата за въртене на турбината се получава директно в активната зона на реактора.

Ядро RBMK. Фиг.13


се състои от вертикални графитни колони, в които има надлъжни отвори, в които са вмъкнати тръби от циркониева сплав и неръждаема стомана. Графитът действа като модератор на неутрони. Всички канали са разделени на канали за гориво и CPS (система за управление и защита). Имат различни охладителни кръгове. В горивните канали се вкарва касета (FA - горивен възел) с пръти (TVEL - горивен елемент), вътре в които има уранови пелети в херметически затворена обвивка. Ясно е, че именно от тях се получава топлинна енергия, която се предава на охлаждаща течност, непрекъснато циркулираща отдолу нагоре под високо налягане - обикновена вода, но много добре пречистена от примеси.


Водата, преминавайки през горивните канали, частично се изпарява, пароводната смес постъпва от всички отделни горивни канали в 2 сепараторни барабана, където парата се отделя от водата. Водата отново отива в реактора с помощта на циркулационни помпи (общо 4 на контур), а парата преминава през паропроводи към 2 турбини. След това парата се кондензира в кондензатор и се превръща във вода, която се връща обратно в реактора.

Топлинната мощност на реактора се контролира само с помощта на борни неутронни поглъщащи пръти, които се движат в каналите на управляващите пръти. Водата, охлаждаща тези канали, идва отгоре надолу.

Както може би сте забелязали, досега никога не съм споменавал корпуса на реактора. Факт е, че всъщност RBMK няма корпус. Активната зона, за която току-що ви разказах, е поставена в бетонна шахта, а отгоре е затворена с капак, тежащ 2000 тона.


Горната фигура показва горната биологична защита на реактора. Но не трябва да очаквате, че като вдигнете един от блоковете, ще можете да видите жълто-зеления отвор на активната зона, не. Самият капак е разположен значително по-ниско, а над него, в пространството до горната биологична защита, остава празнина за комуникационни канали и напълно премахнати абсорбиращи пръти.

Между графитните колони е оставено място за термично разширениеграфит В това пространство циркулира смес от газове азот и хелий. По неговия състав се преценява херметичността на горивните канали. Ядрото на RBMK е проектирано да разкъсва не повече от 5 канала; ако повече се разхерметизират, капакът на реактора ще се откъсне и останалите канали ще се отворят. Такова развитие на събитията ще доведе до повторение на трагедията в Чернобил (тук нямам предвид причинена от човека катастрофаи последствията от него).

Нека да разгледаме предимствата на RBMK:

— Благодарение на поканалното регулиране на топлинната мощност е възможно да се сменят горивните касети без спиране на реактора. Всеки ден обикновено се сменят няколко монтажа.

—Ниско налягане в CMPC (многоконтурен принудителна циркулация), което допринася за по-плавното протичане на аварии, свързани с неговото разхерметизиране.

— Липса на труден за производство корпус на реактора.

Нека да разгледаме недостатъците на RBMK:

— По време на операцията бяха открити множество грешки в геометрията на активната зона, които не могат да бъдат напълно отстранени на съществуващите енергоблокове от 1-во и 2-ро поколение (Ленинград, Курск, Чернобил, Смоленск). Енергоблоковете РБМК от 3-то поколение (има само един - в 3-ти енергоблок на Смоленската АЕЦ) са лишени от тези недостатъци.

— Реакторът е едноконтурен. Тоест турбините се въртят от пара, произведена директно в реактора. Това означава, че съдържа радиоактивни компоненти. Когато турбината падне под налягане (и това се случи на АЕЦ Чернобилпрез 1993 г.) ремонтът му ще бъде много сложен и може би невъзможен.

—Срокът на експлоатация на реактора се определя от срока на експлоатация на графита (30-40 години). След това идва неговата деградация, изразяваща се в нейното подуване. Този процес вече предизвиква сериозна загриженост в най-стария енергоблок РБМК Ленинград-1, построен през 1973 г. (той вече е на 39 години). Най-вероятният изход от ситуацията е да се запуши n-тия брой канали, за да се намали топлинното разширение на графита.

— Графитният модератор е запалим материал.

— Поради големия брой спирателни кранове, реакторът е труден за управление.

— При 1-во и 2-ро поколение има нестабилност при работа на ниски мощности.

Като цяло можем да кажем, че РБМК е добър реактор за времето си. В момента е взето решение да не се строят енергоблокове с такъв тип реактор.

2) реактор ВВЕР.


В момента РБМК се заменя с ВВЕР. Той има значителни предимства в сравнение с RBMK.

Сърцевината се съдържа изцяло в много здрав корпус, който се произвежда във фабриката и се доставя по железопътен транспорт, след което с колакъм строящия се енергоблок в напълно завършен вид. Модераторът е чиста водапод напрежение. Реакторът се състои от 2 кръга: вода от първия кръг под високо налягане охлажда горивните касети, пренасяйки топлина към 2-ри кръг с помощта на парогенератор (изпълнява функцията на топлообменник между 2 изолирани кръга). В него водата от втория кръг кипи, превръща се в пара и отива към турбината. В първия кръг водата не кипи, тъй като е под много високо налягане. Отработената пара се кондензира в кондензатора и се връща обратно към парогенератора. Двуконтурната верига има значителни предимства в сравнение с едноверижната:

Парата, която отива към турбината, не е радиоактивна.

Мощността на реактора може да се контролира не само от абсорбиращи пръти, но и от разтвора борна киселина, което прави реактора по-стабилен.

Елементите на първи контур са разположени много близо един до друг, така че могат да бъдат поставени в обща защитна обвивка. При разкъсвания на първи контур радиоактивните елементи ще попаднат в херметичната конструкция и няма да бъдат изхвърлени в околната среда. Освен това защитната обвивка предпазва реактора от външни влияния (например от падане на малък самолет или експлозия извън периметъра на станцията).

Реакторът не е труден за работа.

Има и недостатъци:

— За разлика от RBMK, горивото не може да се сменя, докато реакторът работи, т.к той се намира в общ корпус, а не в отделни канали, както в RBMK. Времето за презареждане на горивото обикновено съвпада с времето текущи ремонти, което намалява влиянието на този фактор върху коефициента на мощност (фактор на инсталирана мощност).

— Първичната верига е под високо налягане, което потенциално може да причини по-мащабна авария по време на намаляване на налягането, отколкото RBMK.

— Корпусът на реактора е много труден за транспортиране от завода за производство до строителната площадка на атомната електроцентрала.

Е, разгледахме работата на топлоелектрическите централи, сега нека да разгледаме работата


Принципът на работа на водноелектрическата централа е доста прост. Верига от хидравлични конструкции осигурява необходимото налягане на водата, която тече към лопатките на хидравлична турбина, която задвижва генератори, които произвеждат електричество.

Необходимото водно налягане се формира чрез изграждане на язовир и в резултат на концентрацията на реката на определено място или чрез отклонение - естествения воден поток. В някои случаи и язовир, и отклонение се използват заедно, за да се получи необходимото водно налягане. Водноелектрическите централи имат много висока гъвкавост на генерираната мощност, както и ниска себестойност на генерираната електроенергия. Тази характеристика на водноелектрическите централи доведе до създаването на друг тип електроцентрала - помпено-акумулираща електроцентрала. Такива станции са способни да акумулират генерираната електроенергия и да я използват в моменти на пиково натоварване. Принципът на работа на такива електроцентрали е следният: в определени периоди (обикновено през нощта) помпено-акумулиращите водноелектрически централи работят като помпи, консумират електрическа енергия от енергийната система и изпомпват вода в специално оборудвани горни басейни. Когато възникне търсене (по време на пикови натоварвания), водата от тях навлиза в напорния тръбопровод и задвижва турбините. ВЕЦ изпълняват изключително важна функция в енергийната система (регулиране на честотата), но не намират широко приложение у нас, т.к. те в крайна сметка консумират повече енергия, отколкото произвеждат. Тоест станция от този тип е нерентабилна за собственика. Например в Загорската ВЕЦ мощността на хидрогенераторите в генераторен режим е 1200 MW, а в помпен – 1320 MW. Въпреки това, този тип станция по възможно най-добрия начинподходящи за бързо увеличаване или намаляване на генерираната мощност, така че е изгодно да се изграждат в близост например до атомни електроцентрали, тъй като последните работят в основен режим.

Разгледахме как точно се произвежда електрическата енергия. Време е да си зададете един сериозен въпрос: „Какъв тип станции отговаря най-добре на всички съвременни изискванияот гледна точка на надеждност, екологичност и освен това ще има и нисък разход на енергия?“ Всеки ще отговори по различен начин на този въпрос. Позволете ми да ви дам моя списък с „най-добрите от най-добрите“.

1) Когенерация, захранвана с природен газ. Ефективността на такива станции е много висока, цената на горивото също е висока, но природният газ е един от „най-чистите“ видове гориво и това е много важно за екологията на града, в границите на който топлоенергията растения обикновено се намират.

2) ВЕЦ и ПАВЕЦ. Предимствата пред топлоцентралите са очевидни, тъй като този тип централи не замърсяват атмосферата и произвеждат „най-евтината“ енергия, която освен това е възобновяем ресурс.

3) CCGT електроцентрала, използваща природен газ. Повечето висока ефективностсред топлоцентралите, както и малкото количество консумирано гориво, частично ще реши проблема с термичното замърсяване на биосферата и ограничените запаси от изкопаеми горива.

4) Атомна електроцентрала. При нормална работа атомната електроцентрала отделя 3-5 пъти по-малко радиоактивни вещества в околната среда от топлоцентраласъщата мощност, така че частичната замяна на ТЕЦ с атомни е напълно оправдана.

5) GRES. В момента такива станции използват природен газ като гориво. Това е абсолютно безсмислено, тъй като със същия успех в пещите на държавните регионални електроцентрали е възможно да се използва свързан нефтен газ (APG) или да се изгарят въглища, чиито запаси са огромни в сравнение с запасите на природен газ.

С това приключваме първата част на статията.

Материалът е подготвен от:
студент от група ES-11b Югозападен държавен университет Агибалов Сергей.

Публикации по темата