Kako se proizvodi toplota u termoelektrani? Princip rada CHP

Savremeni svijet zahtijeva ogromnu količinu energije (električne i toplinske) koja se proizvodi u elektranama različitih tipova.

Čovjek je naučio da izvlači energiju iz više izvora (ugljikovodično gorivo, nuklearni resursi, padajuće vode, vjetar itd.) Međutim, do danas su termo i nuklearne elektrane ostale najpopularnije i najefikasnije, o čemu će biti riječi.

Šta je nuklearna elektrana?

Nuklearna elektrana (NPP) je postrojenje koje koristi reakciju raspadanja nuklearnog goriva za proizvodnju energije.

Pokušaji korištenja kontrolirane (odnosno kontrolirane, predvidljive) nuklearne reakcije za proizvodnju električne energije sovjetski i američki naučnici činili su istovremeno - 40-ih godina prošlog stoljeća. Pedesetih godina prošlog stoljeća "mirni atom" je postao stvarnost, a u mnogim zemljama svijeta počele su graditi nuklearne elektrane.

Centralni čvor svake nuklearne elektrane je nuklearna instalacija u kojoj se odvija reakcija. Prilikom raspada radioaktivnih tvari oslobađa se ogromna količina topline. Oslobođena toplinska energija koristi se za zagrijavanje rashladne tekućine (obično vode), koja zauzvrat zagrijava vodu sekundarnog kruga dok se ne pretvori u paru. Vruća para okreće turbine, što proizvodi električnu energiju.

U svijetu ne jenjavaju sporovi o svrsishodnosti korištenja nuklearne energije za proizvodnju električne energije. Pristalice nuklearnih elektrana govore o njihovoj visokoj produktivnosti, sigurnosti reaktora najnovije generacije i činjenici da takve elektrane ne zagađuju okoliš. Protivnici tvrde da su nuklearne elektrane potencijalno izuzetno opasne, a njihov rad, a posebno odlaganje istrošenog goriva, povezani su s ogromnim troškovima.

Šta je TES?

Termoelektrane su najtradicionalniji i najrašireniji tip elektrana na svijetu. Termoelektrane (kako je ova skraćenica) proizvode električnu energiju sagorijevanjem ugljikovodičnih goriva - plina, uglja, lož ulja.


Shema rada termoelektrane je sljedeća: kada se gorivo sagorijeva, stvara se velika količina toplinske energije uz pomoć koje se zagrijava voda. Voda se pretvara u pregrijanu paru, koja se dovodi u turbogenerator. Rotirajući, turbine pokreću dijelove električnog generatora, stvara se električna energija.

U nekim kogeneracijama ne postoji faza prenosa toplote na rashladno sredstvo (vodu). Koriste plinskoturbinska postrojenja, u kojima se turbina okreće plinovima dobivenim direktno sagorijevanjem goriva.

Značajna prednost TE je dostupnost i relativna jeftinost goriva. Međutim, termoelektrane imaju i nedostatke. To je prije svega ekološka prijetnja okolišu. Kada se gorivo sagori, velika količina štetnih materija se oslobađa u atmosferu. Kako bi termoelektrane bile bezbednije, koriste se brojne metode, uključujući: obogaćivanje goriva, ugradnju specijalnih filtera koji hvataju štetna jedinjenja, korišćenje recirkulacije dimnih gasova itd.

Šta je to CHP?

Sam naziv ovog objekta liči na prethodni, a zapravo kogeneracije, kao i termoelektrane, pretvaraju toplotnu energiju sagorelog goriva. Ali osim električne energije, termoelektrane (što znači CHP) opskrbljuju potrošače toplinom. CHP elektrane su posebno relevantne u hladnim klimatskim zonama, gdje je potrebno toplinom obezbijediti stambene i industrijske objekte. Zato u Rusiji postoji toliko termoelektrana u kojima se tradicionalno koristi centralno grijanje i vodosnabdijevanje gradova.

Po principu rada kogeneracije se svrstavaju u kondenzacione elektrane, ali za razliku od njih, kod termoelektrana se dio proizvedene toplinske energije koristi za proizvodnju električne energije, a drugi dio za zagrijavanje rashladne tekućine koja isporučuje se potrošaču.


CHP elektrane su efikasnije od konvencionalnih termoelektrana jer omogućavaju maksimalno korištenje primljene energije. Uostalom, nakon rotacije električnog generatora, para ostaje vruća, a ova energija se može koristiti za grijanje.

Osim termoelektrana, postoje i nuklearne termoelektrane, koje bi u budućnosti trebale imati vodeću ulogu u opskrbi električnom i toplinskom energijom sjevernih gradova.

kombinovana termoelektrana (CHP)

CHP elektrane su bile najšire korištene u SSSR-u. Položeni su prvi toplovodi iz elektrana u Lenjingradu i Moskvi (1924, 1928). Od 30-ih godina. projektovanje i izgradnja termoelektrane kapaciteta 100-200 MW Krajem 1940. godine kapacitet svih aktivnih termoelektrana dostigao je 2 gwt, godišnje snabdijevanje toplotom - 10 8 gj, i dužina toplotnih mreža (vidi Termalna mreža) - 650 km. Sredinom 70-ih. ukupna električna snaga TE je oko 60 gwt(sa ukupnim kapacitetom TE Termoelektrana 220 i termoelektrana Termoelektrana 180 gwt). Godišnja proizvodnja električne energije u TE dostiže 330 milijardi kWh. kWh, oslobađanje toplote - 4․10 9 GJ; kapacitet pojedinačnih novih TE - 1,5-1,6 gwt sa satnim oslobađanjem topline do (1,6-2,0)․10 4 GJ; specifična proizvodnja električne energije tokom isporuke 1 GJ toplota - 150-160 kWh. Specifična referentna potrošnja goriva za proizvodnju 1 kWh struja je u prosjeku 290 G(dok na GRES-u - 370 G); najniža prosječna godišnja specifična potrošnja standardnog goriva kod CHP oko 200 g/kW․h(u najboljim državnim okružnim elektranama - oko 300 g/kW․h). Ovako smanjena (u poređenju sa GRES-om) specifična potrošnja goriva objašnjava se kombinovanom proizvodnjom dve vrste energije korišćenjem toplote izduvne pare. U SSSR-u termoelektrane štede i do 25 miliona T referentno gorivo godišnje (Toplana i elektrana 11% svih goriva koje se koriste za proizvodnju električne energije).

CHP je glavna proizvodna karika u sistemu daljinskog grijanja. Izgradnja termoelektrane jedan je od glavnih pravaca u razvoju energetske privrede u SSSR-u i drugim socijalističkim zemljama. U kapitalističkim zemljama termoelektrane su ograničene distribucije (uglavnom industrijske termoelektrane).

Lit.: Sokolov E. Ya., Toplotna mreža i toplotne mreže, M., 1975; Ryzhkin V. Ya., Termoelektrane, M., 1976.

V. Ya. Ryzhkin.

Velika sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Pogledajte šta je "Toplana" u drugim rječnicima:

- (CHP), parnoturbinska termoelektrana koja istovremeno proizvodi i opskrbljuje potrošače 2 vrste energije: električnom i toplinskom (u obliku tople vode, pare). U Rusiji, kapacitet pojedinačnih CHPP dostiže 1,5 1,6 GW sa odmorom po satu ... ... Moderna enciklopedija

- (CHP kogeneracijska elektrana), termoelektrana koja proizvodi ne samo električnu energiju, već i toplinu koja se isporučuje potrošačima u obliku pare i tople vode... Veliki enciklopedijski rječnik

TERMALNI ENERGETSKI CENTAR, i za žene. Termoelektrana koja proizvodi električnu i toplinsku energiju (topla voda, para) (CHP). Objašnjavajući Ožegovov rječnik. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 ... Ozhegovov eksplanatorni rječnik Velika politehnička enciklopedija

CHPP 26 (Južna CHPP) u Moskvi ... Wikipedia

Električna energija je odavno dio naših života. Čak je i grčki filozof Tales otkrio u 7. veku pre nove ere da ćilibar, nošen na vunu, počinje da privlači predmete. Ali dugo vremena niko nije obraćao pažnju na ovu činjenicu. Tek 1600. godine prvi put se pojavio izraz „Elektricitet“, a 1650. Otto von Guericke je stvorio elektrostatičku mašinu u obliku sumporne kugle postavljene na metalnu šipku, koja je omogućila da se posmatra ne samo efekat privlačnosti, već i efekat odbijanja. Bila je to prva jednostavna elektrostatička mašina.

Od tada je prošlo mnogo godina, ali i danas, u svijetu ispunjenom terabajtima informacija, kada možete saznati sve što vas zanima, za mnoge ostaje misterija kako se proizvodi električna energija, kako se dostavlja u naš dom, ured , preduzeće ...

Pogledajmo ove procese u nekoliko dijelova.

Dio I. Proizvodnja električne energije.

Odakle dolazi električna energija? Ova energija se javlja iz drugih vrsta energije – termičke, mehaničke, nuklearne, hemijske i mnogih drugih. U industrijskim razmjerima, električna energija se dobiva u elektranama. Razmotrite samo najčešće vrste elektrana.

1) Termoelektrane. Danas se mogu kombinovati jednim pojmom - GRES (Državna elektrana). Naravno, danas je ovaj pojam izgubio prvobitno značenje, ali nije otišao u vječnost, već je ostao s nama.

Termoelektrane su podijeljene u nekoliko podtipova:

ALI) Kondenzaciona elektrana (KPP) je termoelektrana koja proizvodi samo električnu energiju, a ovaj tip elektrane svoj naziv duguje posebnostima principa rada.

Princip rada: Vazduh i gorivo (gasovito, tečno ili čvrsto) se dovode u kotao pomoću pumpi. Ispada mješavina goriva i zraka koja gori u peći kotla, oslobađajući ogromnu količinu topline. U tom slučaju voda prolazi kroz sistem cijevi, koji se nalazi unutar kotla. Oslobođena toplota se prenosi na ovu vodu, dok se njena temperatura povećava i dovodi do ključanja. Para koja je primljena u kotao vraća se u kotao da bi ga pregrijala iznad tačke ključanja vode (pri datom pritisku), zatim kroz parne cjevovode ulazi u parnu turbinu, u kojoj para radi. Kako se širi, temperatura i pritisak mu se smanjuju. Tako se potencijalna energija pare prenosi na turbinu, što znači da se pretvara u kinetičku energiju. Turbina, zauzvrat, pokreće rotor trofaznog alternatora, koji se nalazi na istoj osovini kao i turbina i proizvodi energiju.

Pogledajmo bliže neke elemente IES-a.

Parna turbina.

Protok vodene pare ulazi kroz vodeće lopatice na krivolinijskim lopaticama pričvršćenim po obodu rotora i, djelujući na njih, uzrokuje rotaciju rotora. Između redova lopatica, kao što vidite, postoje praznine. Oni su tu jer je ovaj rotor uklonjen iz kućišta. Redovi lopatica su takođe ugrađeni u telo, ali su nepomični i služe da stvore željeni upadni ugao pare na pokretne lopatice.

Kondenzacijske parne turbine služe za pretvaranje maksimalnog mogućeg dijela topline pare u mehanički rad. Oni rade sa oslobađanjem (ispuštanjem) ispušne pare u kondenzator, koji se održava pod vakuumom.

Turbina i generator koji se nalaze na istoj osovini nazivaju se turbogenerator. Trofazni alternator (sinhrona mašina).

Sastoji se od:

Što povećava napon na standardnu ​​vrijednost (35-110-220-330-500-750 kV). U ovom slučaju, struja se značajno smanjuje (na primjer, s povećanjem napona za 2 puta, struja se smanjuje za 4 puta), što omogućava prijenos snage na velike udaljenosti. Treba napomenuti da kada se govori o klasi napona, mislimo na linearni (faza-faza) napon.

Aktivna snaga koju generator proizvodi regulira se promjenom količine energetskog nosača, uz promjenu struje u namotu rotora. Za povećanje izlazne aktivne snage potrebno je povećati dovod pare u turbinu, dok će se struja u namotu rotora povećati. Ne treba zaboraviti da je generator sinhroni, što znači da je njegova frekvencija uvijek jednaka frekvenciji struje u elektroenergetskom sistemu, a promjena parametara energetskog nosača neće utjecati na frekvenciju njegove rotacije.

Osim toga, generator također stvara reaktivnu snagu. Može se koristiti za regulaciju izlaznog napona u malim granicama (tj. nije glavno sredstvo regulacije napona u elektroenergetskom sistemu). To funkcionira na ovaj način. Kada je namotaj rotora preuzbuđen, tj. kada napon na rotoru poraste iznad nominalne vrijednosti, "višak" reaktivne snage se dovodi u elektroenergetski sistem, a kada je namotaj rotora nedovoljno pobuđen, reaktivnu snagu troši generator.

Dakle, kod naizmjenične struje govorimo o prividnoj snazi ​​(mjerenoj u volt-amperima - VA), koja je jednaka kvadratnom korijenu zbira aktivne (mjereno u vatima - W) i reaktivne (mjereno u reaktivnim volt-amperima). - VAR) snaga.

Voda u rezervoaru služi za odvođenje toplote iz kondenzatora. Međutim, bazeni za prskanje se često koriste u tu svrhu.

ili rashladnih tornjeva. Rashladni tornjevi su toranj Fig. 8

ili ventilator Fig.9

Rashladni tornjevi su raspoređeni na skoro isti način kao sa jedinom razlikom što voda teče niz radijatore, prenosi toplotu na njih, a oni se već hlade prisilnim vazduhom. U tom slučaju dio vode ispari i odnese se u atmosferu.
Efikasnost takve elektrane ne prelazi 30%.

B) Gasnoturbinska elektrana.

U gasnoturbinskoj elektrani, turbogenerator se ne pokreće parom, već direktno gasovima koji nastaju sagorevanjem goriva. U tom slučaju može se koristiti samo prirodni plin, inače će turbina brzo izaći iz stanja mirovanja zbog zagađenja produktima izgaranja. Efikasnost pri maksimalnom opterećenju 25-33%

Mnogo veća efikasnost (do 60%) može se postići kombinovanjem parnih i gasnih ciklusa. Takve instalacije se nazivaju postrojenja s kombiniranim ciklusom. Umjesto konvencionalnog bojlera, imaju kotao na otpadnu toplinu koji nema svoje gorionike. Toplinu prima iz turbine izduvnih gasova. Trenutno se CCGT aktivno uvode u naše živote, ali do sada ih u Rusiji nema mnogo.

IN) Kombinovane termoelektrane (postale su veoma dugo sastavni deo velikih gradova). Fig.11

CHPP je strukturno uređena kao kondenzaciona elektrana (CPP). Posebnost ove vrste elektrane je u tome što može istovremeno proizvoditi i toplinsku i električnu energiju. Ovisno o vrsti parne turbine, postoje različite metode ekstrakcije pare, koje vam omogućavaju da iz nje uzimate paru s različitim parametrima. U tom slučaju dio pare ili cijela para (ovisno o vrsti turbine) ulazi u mrežni grijač, daje mu toplinu i tamo se kondenzira. Kogeneracijske turbine vam omogućavaju da prilagodite količinu pare za termalne ili industrijske potrebe, što omogućava CHP-u da radi u nekoliko načina opterećenja:

termalna - proizvodnja električne energije u potpunosti ovisi o proizvodnji pare za industrijske ili potrebe grijanja.

električno - električno opterećenje je nezavisno od termičkog. Osim toga, CHP mogu raditi u potpuno kondenzacijskom načinu rada. To može biti potrebno, na primjer, u slučaju oštrog nedostatka aktivne snage ljeti. Takav režim je nepovoljan za TE, jer efikasnost značajno opada.

Istovremena proizvodnja električne i toplotne energije (kogeneracija) je isplativ proces u kojem se značajno povećava efikasnost stanice. Tako, na primjer, izračunata efikasnost CPP-a je maksimalno 30%, a za CHP je oko 80%. Osim toga, kogeneracija omogućava smanjenje toplotnih emisija u praznom hodu, što pozitivno utiče na ekologiju područja u kojem se kogeneracija nalazi (u odnosu na to da je postojala CPP istog kapaciteta).

Pogledajmo pobliže parnu turbinu.

Kogeneracijske parne turbine uključuju turbine sa:

povratni pritisak;

Podesivo usisavanje pare;

Izbor i protivpritisak.

Turbine sa protupritiskom rade sa ispuštanjem pare ne u kondenzator, kao u IES-u, već u mrežni grijač, odnosno sva para koja je prošla kroz turbinu ide za potrebe grijanja. Dizajn takvih turbina ima značajan nedostatak: raspored električnog opterećenja u potpunosti ovisi o rasporedu toplinskog opterećenja, odnosno takvi uređaji ne mogu sudjelovati u operativnoj regulaciji trenutne frekvencije u elektroenergetskom sistemu.

U turbinama koje imaju kontrolisanu ekstrakciju pare, ona se ekstrahuje u potrebnoj količini u međufaznim fazama, pri čemu se biraju faze ekstrakcije pare koje su u ovom slučaju prikladne. Ova vrsta turbine je nezavisna od toplotnog opterećenja i regulacija izlazne aktivne snage može se kontrolisati u većoj meri nego u kogeneracionoj elektrani protiv pritiska.

Ekstrakcijske i protutlačne turbine kombiniraju funkcije prva dva tipa turbina.

Kogeneracijske turbine CHPP nisu uvijek sposobne promijeniti toplinsko opterećenje u kratkom vremenskom periodu. Za pokrivanje vršnih opterećenja, a ponekad i za povećanje električne energije prevođenjem turbina u kondenzacijski režim, vršni kotlovi za toplu vodu se ugrađuju u TE.

2) Nuklearne elektrane.

U Rusiji trenutno postoje 3 tipa reaktorskih postrojenja. Opšti princip njihovog rada je približno sličan radu IES-a (u stara vremena nuklearne elektrane su se zvale GRES). Osnovna razlika je samo u tome što se toplinska energija ne dobiva u kotlovima na fosilna goriva, već u nuklearnim reaktorima.

Razmotrite dva najčešća tipa reaktora u Rusiji.

1) RBMK reaktor.

Posebnost ovog reaktora je da se para za rotaciju turbine proizvodi direktno u jezgri reaktora.

RBMK jezgro. Fig.13

sastoji se od vertikalnih grafitnih stubova, u kojima se nalaze uzdužne rupe, u koje su umetnute cijevi od legure cirkonija i nehrđajućeg čelika. Grafit djeluje kao moderator neutrona. Svi kanali su podijeljeni na kanale goriva i CPS (sistem upravljanja i zaštite). Imaju različite rashladne krugove. U kanale za gorivo umetnuta je kaseta (FA - gorivni sklop) sa šipkama (TVEL - gorivi element), unutar kojih se nalaze uranijumske pelete u zatvorenoj ljusci. Jasno je da upravo od njih dobijaju toplotnu energiju, koja se prenosi na nosač toplote koji neprekidno kruži odozdo prema gore pod visokim pritiskom - običnom, ali vrlo dobro pročišćenom od nečistoća, vodom.

Voda, prolazeći kroz kanale za gorivo, delimično isparava, mešavina pare i vode teče iz svih pojedinačnih kanala za gorivo u 2 separatorna bubnja, gde se vrši odvajanje (odvajanje) pare od vode. Voda ponovo ide u reaktor uz pomoć cirkulacionih pumpi (od ukupno 4 po petlji), a para ide kroz parovode do 2 turbine. Tada se para kondenzira u kondenzatoru, pretvara u vodu, koja se vraća u reaktor.

Toplinsku snagu reaktora kontroliraju samo šipke za apsorpciju neutrona bora koje se kreću u CPS kanalima. Vodeno hlađenje ovih kanala ide od vrha do dna.

Kao što vidite, ja još nikada nisam spomenuo posudu reaktora. Činjenica je da u stvari RBMK nema trup. Aktivna zona, o kojoj sam vam upravo rekao, postavljena je u betonski šaht, odozgo je zatvorena poklopcem od 2000 tona.

Na slici je prikazana gornja biološka zaštita reaktora. Ali ne treba očekivati ​​da ćete podizanjem jednog od blokova vidjeti žuto-zeleni otvor aktivne zone, br. Sam poklopac se nalazi znatno niže, a iznad njega, u prostoru do gornje biološke zaštite, postoji otvor za komunikacijske kanale i potpuno uklonjene apsorberske šipke.

Između grafitnih stubova ostavljen je prostor za termičko širenje grafita. U ovom prostoru kruži mješavina plinova dušika i helijuma. Prema njegovom sastavu ocjenjuje se nepropusnost kanala za gorivo. Jezgro RBMK je dizajnirano da razbije ne više od 5 kanala, ako je više pod pritiskom, poklopac reaktora će se skinuti i preostali kanali će se otvoriti. Takav razvoj događaja će uzrokovati ponavljanje černobilske tragedije (ovdje ne mislim na samu katastrofu koju je napravio čovjek, već na njene posljedice).

Razmotrite prednosti RBMK-a:

— Zahvaljujući kanal-po-kanalnoj regulaciji toplotne snage, moguće je mijenjati gorivne sklopove bez zaustavljanja reaktora. Svaki dan, obično, mijenjaju nekoliko skupština.

—Nizak pritisak u CMPC (višestruko prisilno cirkulacijsko kolo), što doprinosi blažem toku nesreća povezanih sa njegovim smanjenjem pritiska.

— Nepostojanje reaktorske posude pod pritiskom koju je teško proizvesti.

Razmotrite nedostatke RBMK-a:

—Tokom rada pronađeni su brojni pogrešni proračuni u geometriji jezgra, koji se ne mogu u potpunosti otkloniti na pogonskim agregatima 1. i 2. generacije (Lenjingrad, Kursk, Černobil, Smolensk). Agregati RBMK 3. generacije (jedini - na 3. bloku Smolenske NE) su lišeni ovih nedostataka.

— Reaktor sa jednom petljom. Odnosno, turbine se okreću parom dobijenom direktno u reaktoru. To znači da sadrži radioaktivne komponente. Ako turbina bude pod pritiskom (a to se dogodilo u nuklearnoj elektrani u Černobilu 1993. godine), njena popravka će biti jako komplikovana, a možda čak i nemoguća.

— Vijek trajanja reaktora je određen vijekom trajanja grafita (30-40 godina). Zatim dolazi do njegove degradacije, koja se manifestuje u njenom oticanju. Ovaj proces već izaziva ozbiljnu zabrinutost kod najstarije elektrane RBMK Lenjingrad-1, izgrađene 1973. godine (već ima 39 godina). Najvjerovatniji izlaz iz situacije je prigušiti n-ti broj kanala kako bi se smanjilo toplinsko širenje grafita.

— Grafitni moderator je zapaljiv materijal.

— Zbog ogromnog broja zapornih ventila, reaktorom je teško upravljati.

- Kod 1. i 2. generacije postoji nestabilnost pri radu na malim snagama.

Generalno, možemo reći da je RBMK dobar reaktor za svoje vrijeme. Trenutno je donesena odluka da se blokovi sa ovom vrstom reaktora ne grade.

2) VVER reaktor.

RBMK trenutno zamjenjuje VVER. Ima značajne prednosti u odnosu na RBMK.

Jezgra je u potpunosti smještena u vrlo čvrstom kućištu, koje se proizvodi u fabrici i dovozi željeznicom, a zatim cestom do bloka u izgradnji u potpuno gotovom obliku. Moderator je čista voda pod pritiskom. Reaktor se sastoji od 2 kruga: voda u primarnom krugu pod visokim pritiskom hladi gorivne sklopove, prenoseći toplinu u 2. krug pomoću generatora pare (djeluje kao izmjenjivač topline između 2 izolirana kruga). U njemu voda drugog kruga ključa, pretvara se u paru i odlazi u turbinu. U primarnom krugu voda ne ključa, jer je pod veoma visokim pritiskom. Izduvna para se kondenzuje u kondenzatoru i vraća se nazad u generator pare. Šema s dva kruga ima značajne prednosti u odnosu na jednokružna:

Para koja ide u turbinu nije radioaktivna.

Snaga reaktora može se kontrolisati ne samo pomoću apsorberskih šipki, već i pomoću rastvora borne kiseline, što reaktor čini stabilnijim.

Elementi primarnog kola nalaze se vrlo blizu jedan drugom, tako da se mogu smjestiti u zajednički kontejner. U slučaju prekida u primarnom krugu, radioaktivni elementi će ući u kontejner i neće biti ispušteni u okolinu. Osim toga, zaštitni poklopac štiti reaktor od vanjskih utjecaja (na primjer, od pada male letjelice ili eksplozije izvan perimetra stanice).

Reaktorom nije teško upravljati.

Postoje i nedostaci:

—Za razliku od RBMK, gorivo se ne može mijenjati dok reaktor radi, jer nalazi se u zajedničkoj zgradi, a ne u odvojenim kanalima, kao u RBMK-u. Vrijeme dopunjavanja goriva obično se poklapa s vremenom održavanja, što smanjuje utjecaj ovog faktora na ICF (instalirani faktor iskoristivosti kapaciteta).

— Primarni krug je pod visokim pritiskom, što bi potencijalno moglo uzrokovati veću nesreću sa smanjenjem pritiska od RBMK.

— Brod reaktora je veoma teško transportovati od proizvodnog pogona do gradilišta NE.

Pa, razmotrili smo rad termoelektrana, sada ćemo razmotriti rad

Princip rada hidroelektrane je prilično jednostavan. Lanac hidrauličnih konstrukcija osigurava potreban pritisak vode koja teče do lopatica hidraulične turbine, koja pokreće generatore koji proizvode električnu energiju.

Potreban pritisak vode formira se izgradnjom brane, a kao rezultat koncentracije rijeke na određenom mjestu, ili derivacijom - prirodnim protokom vode. U nekim slučajevima, i brana i derivacija se koriste zajedno za postizanje potrebnog pritiska vode. Hidroelektrane imaju vrlo visoku manevarsku sposobnost proizvedene energije, kao i nisku cijenu proizvedene električne energije. Ova karakteristika hidroelektrane dovela je do stvaranja druge vrste elektrane - pumpne elektrane. Takve stanice mogu akumulirati proizvedenu električnu energiju i staviti je u upotrebu u vrijeme vršnog opterećenja. Princip rada ovakvih elektrana je sljedeći: u određenim periodima (najčešće noću) hidroelektrane HE rade kao pumpe koje troše električnu energiju iz elektroenergetskog sistema i pumpaju vodu u posebno opremljene gornje bazene. Kada postoji potražnja (za vrijeme vršnog opterećenja), voda iz njih ulazi u tlačni cjevovod i pokreće turbine. HE imaju izuzetno važnu funkciju u elektroenergetskom sistemu (regulacija frekvencije), ali nisu u širokoj upotrebi u našoj zemlji, jer. Kao rezultat toga, troše više energije nego što daju. Odnosno, stanica ovog tipa je neisplativa za vlasnika. Na primjer, na Zagorskoj hidroelektrani, snaga hidrogeneratora u generatorskom režimu je 1200 MW, au pumpnom režimu - 1320 MW. Međutim, ova vrsta stanica je najprikladnija za brzo povećanje ili smanjenje proizvedene snage, pa ih je povoljno graditi u blizini, na primjer, nuklearnih elektrana, budući da potonje rade u baznom režimu.

Pogledali smo kako se proizvodi električna energija. Vrijeme je da se zapitate ozbiljno: "A koja vrsta stanica najbolje ispunjava sve savremene zahtjeve za pouzdanost, ekološku prihvatljivost, a osim toga, hoće li se odlikovati niskim troškovima energije?" Na ovo pitanje svako će odgovoriti drugačije. Evo moje liste "najboljih od najboljih".

1) CHPP na prirodni gas. Efikasnost ovakvih stanica je veoma visoka, a i cena goriva je visoka, ali prirodni gas je jedna od „najčistijih“ vrsta goriva, a to je veoma važno za ekologiju grada, u čijim granicama je termoelektrana. elektrane se obično nalaze.

2) HE i HE. Prednosti u odnosu na termoelektrane su očigledne, jer ova vrsta postrojenja ne zagađuje atmosferu i proizvodi „najjeftiniju“ energiju, koja je uz to i obnovljiv izvor.

3) CCGT na prirodni gas. Najveća efikasnost među termo stanicama, kao i mala količina potrošenog goriva, djelimično će riješiti problem termičkog zagađenja biosfere i ograničenih rezervi fosilnih goriva.

4) NPP. U normalnom radu nuklearna elektrana emituje 3-5 puta manje radioaktivnih tvari u okoliš od termoelektrane istog kapaciteta, pa je djelomična zamjena termoelektrana nuklearnim elektranama potpuno opravdana.

5) GRES. Trenutno ove stanice koriste prirodni gas kao gorivo. Ovo je apsolutno besmisleno, jer je sa istim uspehom moguće koristiti i prateći naftni gas (APG) u ložištima GRES-a ili sagorevati ugalj, čije su rezerve ogromne u odnosu na rezerve prirodnog gasa.

Ovim je završen prvi dio članka.

Pripremljen materijal:
student grupe ES-11b SWGU Agibalov Sergej.

Imenovanje termoelektrana. Šematski dijagram CHP

CHP (kombinovane termoelektrane)- predviđeno za centralizovano snabdevanje potrošača toplotnom i električnom energijom. Njihova razlika od IES-a je u tome što toplotu pare iscrpljene u turbinama koriste za potrebe proizvodnje, grijanja, ventilacije i opskrbe toplom vodom. Zahvaljujući ovoj kombinaciji proizvodnje električne i toplotne energije, postižu se značajne uštede goriva u poređenju sa odvojenim snabdevanjem energijom (proizvodnja električne energije u IES i toplote u lokalnim kotlarnicama). Zahvaljujući ovom načinu kombinovane proizvodnje, u TE se postiže dovoljno visoka efikasnost koja dostiže i do 70%. Stoga su CHP elektrane postale rasprostranjene u područjima i gradovima s velikom potrošnjom toplinske energije. Maksimalni kapacitet CHPP je manji od kapaciteta IES-a.

CHP postrojenja su vezana za potrošače, jer radijus prijenosa topline (para, topla voda) je približno 15 km. Državne kogeneracije prenose toplu vodu na višoj početnoj temperaturi na udaljenosti do 30 km. Para za potrebe proizvodnje sa pritiskom od 0,8-1,6 MPa može se prenijeti na udaljenost ne veću od 2-3 km. Uz prosječnu gustinu toplotnog opterećenja, kapacitet CHP obično ne prelazi 300-500 MW. Samo u velikim gradovima kao što su Moskva ili Sankt Peterburg sa velikom gustinom toplotnog opterećenja ima smisla graditi postrojenja kapaciteta do 1000-1500 MW.

Kapacitet CHP postrojenja i tip turbogeneratora biraju se prema potrebi za toplinom i parametrima pare koja se koristi u proizvodnim procesima i za grijanje. Najveću primjenu dobile su turbine s jednim i dva kontrolirana odvoda pare i kondenzatori (vidi sl.). Podesivi odvodi vam omogućavaju da regulišete proizvodnju toplotne i električne energije.

CHP režim - dnevni i sezonski - određen je uglavnom potrošnjom topline. Stanica radi najekonomičnije ako njena električna snaga odgovara toplotnoj snazi. Istovremeno, minimalna količina pare ulazi u kondenzatore. Zimi, kada je potražnja za toplotom maksimalna, pri procenjenoj temperaturi vazduha tokom radnih sati industrijskih preduzeća, opterećenje CHP generatora je blizu nominalnog. U periodima kada je potrošnja toplote niska, na primjer, ljeti, kao i zimi kada je temperatura zraka viša od izračunate i noću, električna snaga TE, koja odgovara potrošnji toplinske energije, opada. Ako je elektroenergetskom sistemu potrebna električna energija, CHP postrojenje mora preći u mješoviti način rada, čime se povećava protok pare do niskotlačnog dijela turbina i do kondenzatora. Istovremeno, efikasnost elektrane je smanjena.

Maksimalna proizvodnja električne energije u kogeneracijskim stanicama "na potrošnju topline" moguća je samo kada rade zajedno sa snažnim HE i HE, koje preuzimaju značajan dio opterećenja u satima smanjene potrošnje topline.

Elektrana je elektrana koja pretvara prirodnu energiju u električnu energiju. Najčešće su termoelektrane (TE) koje koriste toplotnu energiju koja se oslobađa pri sagorevanju fosilnih goriva (čvrstih, tečnih i gasovitih).

Termoelektrane proizvode oko 76% električne energije proizvedene na našoj planeti. To je zbog prisustva fosilnih goriva u gotovo svim područjima naše planete; mogućnost transporta organskog goriva od mjesta proizvodnje do elektrane koja se nalazi u blizini potrošača energije; tehnički napredak u termoelektranama, koji osigurava izgradnju termoelektrana velikog kapaciteta; mogućnost korišćenja otpadne toplote radnog fluida i snabdevanja potrošača, pored električne, i toplotne energije (parom ili toplom vodom) itd.

Visok tehnički nivo energetskog sektora može se osigurati samo harmoničnom strukturom proizvodnih kapaciteta: energetski sistem bi trebao uključivati ​​i nuklearne elektrane koje proizvode jeftinu električnu energiju, ali uz ozbiljna ograničenja u rasponu i brzini promjene opterećenja, i toplotnu energiju. postrojenja koja opskrbljuju toplinskom i električnom energijom, čija količina ovisi o potrebama za toplinom, te moćne parne turbine koje rade na teška goriva, te mobilne autonomne plinske turbine koje pokrivaju kratkoročne vršne opterećenja.

1.1 Vrste TES-a i njihove karakteristike.

Na sl. 1 prikazana je klasifikacija termoelektrana na organsko gorivo.

Fig.1. Vrste termoelektrana na organsko gorivo.

Sl.2 Šematski dijagram termoelektrane

1 - parni kotao; 2 - turbina; 3 - električni generator; 4 - kondenzator; 5 - pumpa za kondenzat; 6 – grijači niskog pritiska; 7 - odzračivač; 8 - pumpa za napajanje; 9 – visokotlačni grijači; 10 - drenažna pumpa.

Termoelektrana je skup opreme i uređaja koji pretvaraju energiju goriva u električnu i (općenito) toplinsku energiju.

Termoelektrane se odlikuju velikom raznolikošću i mogu se klasificirati prema različitim kriterijima.

Prema namjeni i vrsti energije koja se isporučuje, elektrane se dijele na regionalne i industrijske.

Područne elektrane su samostalne javne elektrane koje opslužuju sve tipove potrošača (industrijska preduzeća, transport, stanovništvo itd.). Regionalne kondenzacione elektrane, koje proizvode uglavnom električnu energiju, često zadržavaju svoj istorijski naziv - GRES (državne područne elektrane). Područne elektrane koje proizvode električnu i toplinsku energiju (u obliku pare ili tople vode) nazivaju se kombinirane toplinske i elektrane (CHP). Državne područne elektrane i regionalne termoelektrane u pravilu imaju snagu veću od 1 milion kW.

Industrijske elektrane su elektrane koje opskrbljuju toplinskom i električnom energijom određena industrijska poduzeća ili njihov kompleks, na primjer, postrojenje za proizvodnju hemijskih proizvoda. Industrijske elektrane su dio industrijskih preduzeća kojima služe. Njihov kapacitet je određen potrebama industrijskih preduzeća za toplotnom i električnom energijom i po pravilu je znatno manji od regionalnih termoelektrana. Industrijske elektrane često rade na zajedničkoj električnoj mreži, ali nisu podložne dispečeru elektroenergetskog sistema.

Prema vrsti goriva koje se koristi, termoelektrane se dijele na elektrane na organsko gorivo i nuklearno gorivo.

Za kondenzacijske elektrane koje rade na fosilna goriva, u vrijeme kada nije bilo nuklearnih elektrana (NPP), povijesno se razvio naziv termalna (TE - termoelektrana). U tom smislu će se ovaj termin koristiti u nastavku, iako su CHPP, NE, elektrane na plinske turbine (GTPP) i elektrane s kombinovanim ciklusom (CCPP) također termoelektrane koje rade na principu pretvaranja toplotne energije u električnu energije.

Kao organsko gorivo za termoelektrane koriste se plinovita, tečna i čvrsta goriva. Većina TE u Rusiji, posebno u evropskom dijelu, koristi prirodni plin kao glavno gorivo, a lož ulje kao rezervno gorivo, koristeći ga samo u ekstremnim slučajevima zbog visoke cijene; takve termoelektrane se nazivaju na lož ulje. U mnogim regijama, uglavnom u azijskom dijelu Rusije, glavno gorivo je termalni ugalj - niskokalorični ugalj ili otpad od ekstrakcije visokokalorijskog uglja (antracitni mulj - ASh). Budući da se takav ugalj prije spaljivanja melje u posebnim mlinovima do praha, takve termoelektrane se nazivaju prahom.

Prema vrsti termoelektrana koje se koriste u termoelektranama za pretvaranje toplotne energije u mehaničku energiju rotacije rotora turbinskih agregata, razlikuju se parne turbine, gasne turbine i kombinovane elektrane.

Osnova parnoturbinskih elektrana su parnoturbinska postrojenja (STP), koja koriste najsloženiju, najmoćniju i izuzetno naprednu energetsku mašinu - parnu turbinu za pretvaranje toplotne energije u mehaničku. PTU je glavni element termoelektrana, termoelektrana i nuklearnih elektrana.

PTU, koji imaju kondenzacijske turbine kao pogon za električne generatore i ne koriste toplinu izduvne pare za opskrbu toplinskom energijom vanjskih potrošača, nazivaju se kondenzacijske elektrane. PTU opremljeni turbinama za grijanje i koji odaju toplinu izduvne pare industrijskim ili domaćim potrošačima nazivaju se kombinirane toplinske i elektrane (CHP).

Gasnoturbinske termoelektrane (GTPP) opremljene su plinskim turbinskim jedinicama (GTU) koje rade na plinovito ili, u ekstremnim slučajevima, tečno (dizel) gorivo. Budući da je temperatura plinova iza plinske turbine prilično visoka, oni se mogu koristiti za opskrbu toplinskom energijom vanjskog potrošača. Takve elektrane se nazivaju GTU-CHP. Trenutno u Rusiji radi jedna GTE (GRES-3 nazvan po Klasonu, Elektrogorsk, Moskovska oblast) kapaciteta 600 MW i jedna GTU-CHPP (u Elektrostalu, Moskovska oblast).

Tradicionalno moderno gasnoturbinsko postrojenje (GTU) je kombinacija vazdušnog kompresora, komore za sagorevanje i gasne turbine, kao i pomoćnih sistema koji obezbeđuju njen rad. Kombinacija plinske turbine i električnog generatora naziva se plinska turbina.

Kombinovane termoelektrane su opremljene kombinovanim elektranama (CCGT), koje su kombinacija GTP i STP, što omogućava visoku efikasnost. CCGT-TE mogu biti kondenzacijske (CCGT-CES) i sa toplotnom snagom (CCGT-CHP). U Rusiji trenutno rade četiri nove CCGT-CHPP (Severo-Zapadnaya CHPP iz Sankt Peterburga, Kalinjingradskaya, CHPP-27 OAO Mosenergo i Sochinskaya), a izgrađena je i kombinovana termoelektrana u Tjumenskoj TE. Godine 2007. Ivanovskaya CCGT-IES je puštena u rad.

Blok TE se sastoje od odvojenih, po pravilu, iste vrste elektrana - elektrana. U agregatu svaki kotao isporučuje paru samo za svoju turbinu, iz koje se nakon kondenzacije vraća samo u svoj kotao. Po blok shemi grade se sve moćne državne daljinske elektrane i termoelektrane koje imaju tzv. međupregrijavanje pare. Rad kotlova i turbina u TE sa poprečnim vezama je različit: svi kotlovi TE dovode paru u jedan zajednički parni cjevovod (kolektor) i iz njega se napajaju sve parne turbine TE. Prema ovoj shemi, CPP se grade bez međupregrijavanja i gotovo sve CHPP su izgrađene za podkritične početne parametre pare.

Prema nivou početnog pritiska razlikuju se TPP subkritičnog pritiska, superkritičnog pritiska (SKP) i super-superkritičnih parametara (SSCP).

Kritični pritisak je 22,1 MPa (225,6 atm). U ruskoj termoenergetskoj industriji početni parametri su standardizovani: termoelektrane i termoelektrane se grade za podkritični pritisak od 8,8 i 12,8 MPa (90 i 130 atm), a za SKD - 23,5 MPa (240 atm). Termoelektrane za natkritične parametre, iz tehničkih razloga, ugrađuju se sa dogrevanjem i po blok šemi. Super-superkritični parametri uslovno uključuju pritisak preko 24 MPa (do 35 MPa) i temperaturu preko 5600C (do 6200C), za čiju upotrebu su potrebni novi materijali i novi dizajn opreme. Često se termoelektrane ili TE za različite nivoe parametara grade u nekoliko faza - u redovima, čiji se parametri povećavaju sa uvođenjem svakog novog reda.