Tepelné elektrárne (KVET, IES): druhy, typy, princípy fungovania, palivo. Pozrite si, čo je „tepelná elektráreň“ v iných slovníkoch Princíp činnosti účelovej tepelnej elektrárne

Lopatky obežného kolesa tejto parnej turbíny sú jasne viditeľné.

Tepelná elektráreň (CHP) využíva energiu uvoľnenú spaľovaním fosílnych palív – uhlia, ropy a zemného plynu – na premenu vody na paru. vysoký tlak. Táto para, ktorá má tlak asi 240 kilogramov na štvorcový centimeter a teplotu 524 °C (1000 °F), poháňa turbínu. Turbína roztáča obrovský magnet vo vnútri generátora, ktorý vyrába elektrinu.

Moderné tepelné elektrárne premieňajú asi 40 percent tepla uvoľneného pri spaľovaní paliva na elektrickú energiu, zvyšok sa vypúšťa do okolia. V Európe mnohé tepelné elektrárne využívajú odpadové teplo na vykurovanie blízkych domov a podnikov. Kombinovaná výroba tepla a elektriny zvyšuje energetický výkon elektrárne až o 80 percent.

Zariadenie parnej turbíny s elektrickým generátorom

Typická parná turbína obsahuje dve sady lopatiek. Vysokotlaková para prichádzajúca priamo z kotla vstupuje do prietokovej dráhy turbíny a roztáča obežné kolesá s prvou skupinou lopatiek. Para sa potom ohrieva v prehrievači a opäť vstupuje do prietokovej dráhy turbíny, aby otáčala obežné kolesá s druhou skupinou lopatiek, ktoré pracujú pri nižšom tlaku pary.

Pohľad v reze

Typický generátor tepelnej elektrárne (CHP) je poháňaný priamo parnou turbínou, ktorá sa otáča rýchlosťou 3 000 otáčok za minútu. V generátoroch tohto typu sa magnet, nazývaný aj rotor, otáča, ale vinutia (stator) sú stacionárne. Chladiaci systém zabraňuje prehriatiu generátora.

Výroba energie pomocou pary

V tepelnej elektrárni spaľuje palivo v kotli, pričom vzniká plameň s vysokou teplotou. Voda prechádza rúrkami cez plameň, ohrieva sa a mení sa na vysokotlakovú paru. Para roztáča turbínu a vyrába mechanickú energiu, ktorú generátor premieňa na elektrickú energiu. Po opustení turbíny para vstupuje do kondenzátora, kde umýva rúrky studenou tečúcou vodou a v dôsledku toho sa opäť mení na kvapalinu.

Kotol na naftu, uhlie alebo plyn

Vo vnútri kotla

Kotol je naplnený zložito zakrivenými rúrkami, ktorými prechádza ohriata voda. Komplexná konfigurácia rúr umožňuje výrazne zvýšiť množstvo tepla prenášaného do vody a v dôsledku toho produkovať oveľa viac pary.

TPP je elektráreň, ktorá vyrába elektrická energia ako výsledok premeny tepelnej energie uvoľnenej pri spaľovaní organického paliva (obr. E.1).

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

Obr.D.1 Schéma TPP

V TPES sa tepelná energia využíva v parnom generátore na výrobu vysokotlakovej vodnej pary, ktorá poháňa rotor parnej turbíny spojený s rotorom elektrického generátora. Palivo používané v takýchto tepelných elektrárňach je uhlie, vykurovací olej, zemný plyn, lignit (hnedé uhlie), rašelina a bridlica. Ich účinnosť dosahuje 40%, výkon – 3 GW. TPES, ktoré majú kondenzačné turbíny ako pohon pre elektrické generátory a nevyužívajú teplo odpadovej pary na dodávku tepelnej energie externým spotrebiteľom, sa nazývajú kondenzačné elektrárne (oficiálny názov v Ruskej federácii je Štátna okresná elektrická stanica alebo GRES). . Štátne okresné elektrárne vyrábajú asi 2/3 elektriny vyrobenej v tepelných elektrárňach.

TPES vybavené vykurovacími turbínami a uvoľňujúce teplo odpadovej pary priemyselným alebo komunálnym spotrebiteľom sa nazývajú kombinované teplárne (CHP); vyrábajú asi 1/3 elektriny vyrobenej v tepelných elektrárňach.

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

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

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

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

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

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

PRÍLOHA E

Gilev Alexander

Výhody TPP:

Nevýhody TPP:

Napríklad :

Stiahnuť ▼:

Náhľad:

POROVNÁVACIE CHARAKTERISTIKY TE A JE Z POHĽADU ENVIRONMENTÁLNEHO PROBLÉMU.

Dokončené: Gilev Alexander, 11 trieda „D“, lýceum vzdelávacej inštitúcie vyššieho odborného vzdelávania federálneho štátneho rozpočtu „Dalrybvtuz“

Vedecký poradca:Kurnosenko Marina Vladimirovna, učiteľka fyziky najvyššej kvalifikačnej kategórie, lýceumFSBEI HPE "Dalrybvtuz"

Tepelná elektráreň (TPP), elektráreň, ktorá vyrába elektrickú energiu ako výsledok premeny tepelnej energie uvoľnenej pri spaľovaní fosílnych palív.

Na aké palivo fungujú tepelné elektrárne?!

• uhlie: Spálením jedného kilogramu tohto typu paliva sa v priemere uvoľní 2,93 kg CO2 a vyprodukuje sa 6,67 kWh energie alebo pri účinnosti 30 % 2,0 kWh elektriny. Obsahuje 75-97% uhlíka,

1,5-5,7 % vodíka, 1,5-15 % kyslíka, 0,5-4 % síry, do 1,5 % dusíka, 2-45 %

prchavé látky, množstvo vlhkosti sa pohybuje od 4 do 14 %. Zloženie plynných produktov (koksárenský plyn) zahŕňa benzén,

toluén, xyoly, fenol, amoniak a ďalšie látky. Z koksárenského plynu po

čistenie od amoniaku, sírovodíka a kyanidových zlúčenín extrakt surový

benzén, z ktorého niektoré uhľovodíky a množstvo iných cenných

látok.

• Palivový olej: Vykurovací olej (prípadne z arabského mazhulat - odpad), tmavohnedý tekutý produkt, zvyšok po oddelení benzínu, petroleja a frakcií plynového oleja z ropy alebo produktov jej sekundárneho spracovania, vriaci na 350-360°C. Vykurovací olej je zmes uhľovodíkov (s molekulovou hmotnosťou 400 až 1 000 g/mol), ropných živíc (s molekulovou hmotnosťou 500 – 3 000 alebo viac g/mol), asfalténov, karbénov, karboidov a organických zlúčenín obsahujúcich kovy ( V, Ni, Fe, Mg, Na, Ca)
• plyn: Hlavnú časť zemného plynu tvorí metán (CH4) – od 92 do 98 %. Zemný plyn môže obsahovať aj ťažšie uhľovodíky – homológy metánu.

Výhody a nevýhody tepelných elektrární:

Výhody TPP:

• Najdôležitejšou výhodou je nízka nehodovosť a odolnosť zariadenia.
• Použité palivo je pomerne lacné.
• Vyžaduje si menšie kapitálové investície v porovnaní s inými elektrárňami.
• Dá sa postaviť kdekoľvek bez ohľadu na dostupnosť paliva. Palivo je možné dopravovať do areálu elektrárne železničnou alebo cestnou dopravou.
• Používanie zemného plynu ako paliva prakticky znižuje emisie škodlivé látky do atmosféry, čo je obrovská výhoda oproti jadrovým elektrárňam.
• Vážnym problémom jadrových elektrární je ich vyraďovanie z prevádzky po vyčerpaní zdrojov, podľa odhadov môže predstavovať až 20 % nákladov na ich výstavbu.

Nevýhody TPP:

• Koniec koncov, tepelné elektrárne, ktoré používajú ako palivo vykurovací olej a uhlie, silne znečisťujú životné prostredie. V tepelných elektrárňach sa celkové ročné emisie škodlivých látok, medzi ktoré patrí oxid siričitý, oxidy dusíka, oxidy uhlíka, uhľovodíky, aldehydy a popolček, na 1000 MW inštalovaného výkonu pohybujú od cca 13 000 ton ročne pri tepelných elektrárňach spaľujúcich plyn. na 165 000 v tepelných elektrárňach na práškové uhlie.
• Tepelná elektráreň s výkonom 1000 MW spotrebuje ročne 8 miliónov ton kyslíka

Napríklad : CHPP-2 spáli polovicu uhlia za deň. Toto je pravdepodobne hlavná nevýhoda.

Čo ak?!

• Čo ak dôjde k nehode v jadrovej elektrárni postavenej v Primorye?
• Koľko rokov bude trvať, kým sa planéta po tomto zotaví?
• CHPP-2, ktorý postupne prechádza na plyn, totiž prakticky zastavuje emisie sadzí, čpavku, dusíka a iných látok do atmosféry!
• K dnešnému dňu sa emisie z CHPP-2 znížili o 20 %.
• A samozrejme odpadne aj ďalší problém – skládka popola.

Trochu o nebezpečenstvách jadrových elektrární:

• Stačí si spomenúť na nehodu v jadrovej elektrárni v Černobyle z 26. apríla 1986. Len za 20 rokov zomrelo zo všetkých príčin v tejto skupine približne 5 tisíc likvidátorov, a to nerátam civilistov... A samozrejme, toto sú všetko oficiálne údaje.

Továreň "MAYAK":

• 15.03.1953 - nastala samoudržateľná reťazová reakcia. Personál závodu bol znovu odhalený;
• 13.10.1955 - roztrhnutie technologického zariadenia a zničenie častí objektu.
• 21.04.1957 - SCR (spontánna reťazová reakcia) v závode č. 20 pri zbere oxalátových dekantátov po odfiltrovaní zrazeniny obohateného šťavelanu uránu. Šesť ľudí dostalo dávky žiarenia v rozmedzí od 300 do 1000 rem (štyri ženy a dvaja muži), jedna žena zomrela.
• 10.2.1958 - SCR v závode. Uskutočnili sa experimenty na určenie kritického množstva obohateného uránu vo valcovej nádobe pri rôznych koncentráciách uránu v roztoku. Personál porušil pravidlá a pokyny pre prácu s jadrovým materiálom (jadrovým štiepnym materiálom). V čase SCR dostával personál radiačné dávky od 7600 do 13000 rem. Traja ľudia zomreli, jeden človek dostal chorobu z ožiarenia a oslepol. V tom istom roku I.V. Kurchatov vystúpil na najvyššej úrovni a preukázal potrebu zriadenia špeciálnej štátnej bezpečnostnej jednotky. Takouto organizáciou sa stala LBL.
• 28.07.1959 - roztrhnutie technologického zariadenia.
• 12.5.1960 - SCR v závode. Päť ľudí bolo preexponovaných.
• 26.02.1962 - výbuch v sorpčnej kolóne, zničenie techniky.
• 07.09.1962 - SCR.
• 16.12.1965 - SCR v závode č.20 trvala 14 hodín.
• 10.12.1968 - SCR. Roztok plutónia sa nalial do valcovej nádoby s nebezpečnou geometriou. Jeden človek zomrel, ďalší dostal vysokú dávku ožiarenia a chorobu z ožiarenia, po ktorej mu amputovali dve nohy a pravú ruku.
• Dňa 2.11.1976 sa v rádiochemickom závode v dôsledku nekvalifikovaného konania personálu rozvinula autokatalytická reakcia koncentrovanej kyseliny dusičnej s organickou kvapalinou komplexného zloženia. Zariadenie explodovalo a spôsobilo rádioaktívnu kontamináciu oblasti opravy a priľahlej oblasti závodu. INEC-3 index.
• 2.10.1984 - výbuch na vákuovom zariadení reaktora.
• 16.11.1990 - výbušná reakcia v nádobách s činidlom. Dvaja ľudia utrpeli chemické popáleniny, jeden zomrel.
• 17.07.1993 - Nehoda v rádioizotopovom závode PA Mayak s deštrukciou sorpčnej kolóny a únikom malého množstva α-aerosólov do životného prostredia. Únik žiarenia bol lokalizovaný vo výrobných priestoroch dielne.
• 2.8.1993 - Porucha prívodného potrubia buničiny zo zariadenia na spracovanie kvapalného rádioaktívneho odpadu došlo k odtlakovaniu potrubia a úniku 2 m3 rádioaktívnej buničiny na zemský povrch (cca 100 m2 zo zemského povrchu); povrch bol kontaminovaný). Odtlakovanie potrubia viedlo k úniku rádioaktívnej buničiny s aktivitou asi 0,3 Ci na povrch zeme. Rádioaktívna stopa bola lokalizovaná a kontaminovaná pôda bola odstránená.
• 27. decembra 1993 došlo k incidentu v rádioizotopovom závode, kde sa pri výmene filtra dostali do atmosféry rádioaktívne aerosóly. Uvoľňovanie bolo 0,033 Ci pre a-aktivitu a 0,36 mCi pre p-aktivitu.
• 4. februára 1994 bol zaznamenaný zvýšený únik rádioaktívnych aerosólov: pri β-aktivite 2-dňových hladín, o 137Cs denných hladín, celková aktivita bola 15,7 mCi.
• 30. marca 1994 počas prechodu boli denné emisie 137Cs prekročené 3-krát, β-aktivita 1,7-krát a α-aktivita 1,9-krát.
• V máji 1994 došlo k uvoľneniu 10,4 mCi β-aerosólov cez ventilačný systém budovy závodu. Emisie 137Cs boli 83 % kontrolnej úrovne.
• 7. júla 1994 bola v prístrojovej továrni objavená rádioaktívna škvrna s rozlohou niekoľkých štvorcových decimetrov. Expozičná dávka bola 500 μR/s. Škvrna vznikla v dôsledku priesakov z upchatej kanalizácie.
• 31.08. V roku 1994 bol zaznamenaný zvýšený únik rádionuklidov do atmosférického potrubia budovy rádiochemického závodu (238,8 mCi, vrátane podielu 137Cs vo výške 4,36 % ročného maximálneho prípustného úniku tohto rádionuklidu). Príčinou úniku rádionuklidov bolo odtlakovanie palivových tyčí VVER-440 pri operácii odrezávania slepých koncov vyhoretých palivových kaziet (kaziet vyhoretého paliva) v dôsledku vzniku nekontrolovaného elektrického oblúka.
• 24. marca 1995 bolo zaznamenané 19 % prekročenie normy zaťaženia plutónia pre zariadenie, čo možno považovať za jadrový nebezpečný incident.
• Dňa 15.9.1995 bol zistený únik chladiacej vody na vitrifikačnej peci na vysokoaktívne kvapalné rádioaktívne odpady (kvapalné rádioaktívne odpady). Pravidelná prevádzka pece bola zastavená.
• 21. decembra 1995 boli pri rezaní teplomerného kanála štyria pracovníci vystavení žiareniu (1,69, 0,59, 0,45, 0,34 rem). Príčinou udalosti bolo porušenie technologických predpisov zamestnancami spoločnosti.
• 24. júla 1995 došlo k úniku aerosólov 137Cs, ktorých hodnota bola 0,27 % ročnej MPE pre podnik. Dôvodom je požiar filtračnej tkaniny.
• 14. septembra 1995 pri výmene krytov a mazaní krokových manipulátorov bol zaregistrovaný prudký nárast znečistenia ovzdušia α-nuklidmi.
• Dňa 22. 10. 96 došlo k odtlakovaniu výmenníka chladiacej vody jednej zo skladovacích nádrží vysokoaktívnych odpadov. V dôsledku toho došlo ku kontaminácii potrubia skladovacieho chladiaceho systému. V dôsledku tohto incidentu bolo 10 zamestnancov oddelenia vystavených rádioaktívnemu ožiareniu od 2,23×10-3 do 4,8×10-2 Sv.
• Dňa 20. novembra 1996 v chemickom a hutníckom závode pri prácach na elektrickom zariadení odsávacieho ventilátora došlo k úniku aerosólu rádionuklidov do ovzdušia, ktorý predstavoval 10 % povoleného ročného úniku závodu.
• 27. augusta 1997 bola v budove závodu RT-1 v jednom z priestorov zistená kontaminácia podláh s plochou 1 až 2 m2, dávkový príkon gama žiarenia z miesta sa pohyboval od 40 do 200 μR/s.
• Dňa 10.06.97 bol v montážnej budove závodu RT-1 zaznamenaný nárast rádioaktívneho pozadia. Meranie expozičného dávkového príkonu ukázalo hodnotu až 300 µR/s.
• 23. septembra 1998, keď bol po spustení automatickej ochrany zvýšený výkon reaktora LF-2 (Lyudmila), došlo k prekročeniu prípustnej úrovne výkonu o 10 %. V dôsledku toho došlo k odtlakovaniu časti palivových článkov v troch kanáloch, čo viedlo ku kontaminácii zariadení a potrubí primárneho okruhu. Obsah 133Xe vo výpuste z reaktora v priebehu 10 dní prekročil ročnú prípustnú úroveň.
• Dňa 09.09.2000 došlo v PA Mayak k výpadku prúdu na 1,5 hodiny, čo mohlo viesť k nehode.
• Prokuratúra pri kontrole v roku 2005 zistila porušenie pravidiel nakladania s environmentálne nebezpečným odpadom z výroby v období rokov 2001-2004, čo viedlo k uloženiu niekoľkých desiatok miliónov metrov kubických kvapalného rádioaktívneho odpadu produkovaného majákom. PA do povodia rieky Techa. Tvrdí to zástupca vedúceho odboru Generálnej prokuratúry Ruskej federácie na Urale federálny okres Andrej Potapov, „zistilo sa, že továrenská priehrada, ktorá už dlho potrebuje rekonštrukciu, prepúšťa kvapalný rádioaktívny odpad do nádrže, čo predstavuje vážnu hrozbu pre životné prostredie nielen v Čeľabinskom regióne, ale aj v susedných regiónoch. .“ Podľa prokuratúry sa vplyvom činnosti závodu Mayak v záplavovej oblasti rieky Techa za tieto štyri roky niekoľkonásobne zvýšila hladina rádionuklidov. Ako ukázalo vyšetrenie, oblasť infekcie bola 200 kilometrov. V nebezpečnej zóne žije asi 12 tisíc ľudí. Vyšetrovatelia zároveň uviedli, že v súvislosti s vyšetrovaním boli pod tlakom. generálnemu riaditeľovi PA "Mayak" Vitaly Sadovnikov bol obvinený podľa článku 246 Trestného zákona Ruskej federácie "Porušenie pravidiel ochrany životného prostredia pri výrobe diela" a časti 1 a 2 článku 247 Trestného zákona Ruskej federácie " Porušenie pravidiel nakladania s environmentálne nebezpečnými látkami a odpadmi.“ V roku 2006 bolo trestné konanie proti Sadovnikovovi zrušené kvôli amnestii k 100. výročiu Štátnej dumy.
• Techa je rieka znečistená rádioaktívnym odpadom vypúšťaným z chemického závodu Mayak, ktorý sa nachádza v regióne Čeľabinsk. Na brehoch rieky bolo rádioaktívne pozadie mnohonásobne prekročené. Od roku 1946 do roku 1956 bol stredne a vysokoaktívny tekutý odpad z Mayak Production Association vypúšťaný do otvoreného riečneho systému Techa-Iset-Tobol, 6 km od prameňa rieky Techa. Celkovo sa za tieto roky vypustilo 76 miliónov m3. Odpadová voda s celkovou aktivitou β-žiarenia viac ako 2,75 milióna Ci. Obyvatelia pobrežných dedín boli vystavení vonkajšiemu aj vnútornému žiareniu. Celkovo bolo žiareniu vystavených 124 tisíc ľudí žijúcich v osadách na brehoch riek tohto vodného systému. Obyvatelia pobrežia rieky Techa boli vystavení najväčšiemu množstvu žiarenia (28,1 tisíc ľudí). Približne 7,5 tisíc ľudí presídlených z 20 osád dostalo priemerné efektívne ekvivalentné dávky v rozmedzí 3 - 170 cSv. Následne bola v hornej časti rieky vybudovaná kaskáda nádrží. Väčšina (z hľadiska aktivity) kvapalného rádioaktívneho odpadu bola vysypaná do jazera. Karachay (nádrž 9) a „Starý močiar“. Záplavové a spodné sedimenty rieky sú kontaminované a nánosy bahna v hornej časti rieky sa považujú za pevný rádioaktívny odpad. Podzemná voda v oblasti jazera. Karačaj a kaskáda nádrží Techa sú znečistené.
• Nehoda v Mayaku v roku 1957, nazývaná aj „Kyshtymská tragédia“, je treťou najväčšou katastrofou v histórii jadrovej energetiky po havárii v Černobyle a havárii v jadrovej elektrárni Fukušima I (stupnica INES).
• Otázka rádioaktívnej kontaminácie v Čeľabinskej oblasti bola nastolená niekoľkokrát, ale vzhľadom na strategický význam chemického závodu bola zakaždým ignorovaná.

FUKUŠIMA-1

• Nehoda v jadrovej elektrárni Fukušima-1 je veľkou radiačnou haváriou (podľa Japoncov úradníkov- úroveň 7 na stupnici INES), ku ktorému došlo 11. marca 2011 v dôsledku silného zemetrasenia v Japonsku a následného cunami

Princíp činnosti zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP) je založený na jedinečnej vlastnosti vodnej pary – byť chladivom. V zahriatom stave sa pod tlakom mení na výkonný zdroj energie, ktorý poháňa turbíny tepelných elektrární (CHP) – dedičstvo už dávnej éry pary.

Prvá tepelná elektráreň bola postavená v New Yorku na Pearl Street (Manhattan) v roku 1882. O rok neskôr sa Petrohrad stal rodiskom prvej ruskej termálnej stanice. Napodiv, ani v našom veku špičkových technológií tepelné elektrárne ešte nenašli plnohodnotnú náhradu: ich podiel na svetovom energetickom sektore je viac ako 60%.

A existuje na to jednoduché vysvetlenie, ktoré obsahuje výhody a nevýhody tepelnej energie. Jeho „krvou“ je organické palivo – uhlie, vykurovací olej, ropná bridlica, rašelina a zemný plyn sú stále relatívne dostupné a ich zásoby sú pomerne veľké.

Veľkou nevýhodou je, že produkty spaľovania paliva vážne poškodzujú životné prostredie. Áno, a prírodné zásoby sa jedného dňa úplne vyčerpajú a tisíce tepelných elektrární sa premenia na hrdzavejúce „pamätníky“ našej civilizácie.

Princíp činnosti

Na začiatok je vhodné definovať pojmy „CHP“ a „CHP“. Jednoducho povedané, sú to sestry. „Čistá“ tepelná elektráreň – tepelná elektráreň je určená výhradne na výrobu elektriny. Jeho ďalší názov je „kondenzačná elektráreň“ - IES.

Kombinovaná tepelná elektráreň - KVET - typ tepelnej elektrárne. Okrem výroby elektriny dodáva teplú vodu do systému ústredného kúrenia a pre domáce potreby.

Prevádzková schéma tepelnej elektrárne je pomerne jednoduchá. Palivo a ohriaty vzduch - okysličovadlo - súčasne vstupujú do pece. Najbežnejším palivom v ruských tepelných elektrárňach je drvené uhlie. Teplo zo spaľovania uhoľného prachu mení vodu vstupujúcu do kotla na paru, ktorá sa potom pod tlakom privádza do parnej turbíny. Silný prúd pary spôsobuje jej otáčanie, čím poháňa rotor generátora, ktorý premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu.

Ďalej para, ktorá už výrazne stratila svoje počiatočné ukazovatele - teplotu a tlak - vstupuje do kondenzátora, kde sa po studenej „vodnej sprche“ opäť stáva vodou. Potom ho čerpadlo kondenzátu prečerpá do regeneračných ohrievačov a potom do odvzdušňovača. Tam sa voda zbaví plynov – kyslíka a CO 2, ktoré môžu spôsobiť koróziu. Potom sa voda ohrieva z pary a privádza sa späť do kotla.

Zásobovanie teplom

Druhou, nemenej dôležitou funkciou kogeneračnej jednotky je poskytovanie horúcej vody (pary) určenej pre systémy ústredné kúrenie blízke osady a domáce použitie. V špeciálnych ohrievačoch sa studená voda ohrieva na 70 stupňov v lete a 120 stupňov v zime, potom je dodávaná sieťovými čerpadlami do spoločnej zmiešavacej komory a potom dodávaná spotrebiteľom cez hlavný vykurovací systém. Zásoby vody v tepelnej elektrárni sa neustále dopĺňajú.

Ako fungujú plynové tepelné elektrárne?

V porovnaní s uhoľnými tepelnými elektrárňami sú tepelné elektrárne s plynovými turbínami oveľa kompaktnejšie a ekologickejšie. Stačí povedať, že takáto stanica nepotrebuje parný kotol. Agregát s plynovou turbínou je v podstate ten istý prúdový letecký motor, kde na rozdiel od neho prúd prúdu nie je vypúšťaný do atmosféry, ale otáča rotor generátora. Zároveň sú emisie produktov spaľovania minimálne.

Nové technológie spaľovania uhlia

Účinnosť moderných tepelných elektrární je obmedzená na 34 %. Prevažná väčšina tepelných elektrární stále funguje na uhlí, čo sa dá vysvetliť celkom jednoducho – zásoby uhlia na Zemi sú stále enormné, takže podiel tepelných elektrární na celkovom objeme vyrobenej elektriny je asi 25 %.

Proces spaľovania uhlia zostal po mnoho desaťročí prakticky nezmenený. Aj sem však prišli nové technológie.

Zvláštnosťou tejto metódy je, že namiesto vzduchu sa ako oxidačné činidlo pri spaľovaní uhoľného prachu používa čistý kyslík oddelený zo vzduchu. V dôsledku toho sa zo spalín odstraňuje škodlivá nečistota – NOx. Zvyšné škodlivé nečistoty sa odfiltrujú cez niekoľko stupňov čistenia. CO 2 zostávajúci na výstupe sa prečerpáva do nádob pod vysokým tlakom a podrobí sa zakopaniu v hĺbke až 1 km.

"oxyfuel capture" metóda

Aj tu sa pri spaľovaní uhlia ako oxidačné činidlo používa čistý kyslík. Len na rozdiel od predchádzajúcej metódy sa v momente horenia tvorí para, ktorá spôsobuje otáčanie turbíny. Potom sa zo spalín odstráni popol a oxidy síry, vykoná sa chladenie a kondenzácia. Zvyšný oxid uhličitý sa pod tlakom 70 atmosfér premení na kvapalné skupenstvo a umiestni sa pod zem.

Metóda predspaľovania

Uhlie sa spaľuje v „normálnom“ režime – v kotli zmiešanom so vzduchom. Potom sa odstráni popol a oxid siričitý SO2. Potom sa CO 2 odstráni pomocou špeciálneho absorbentu tekutín a potom sa zlikviduje zakopaním.

Päť najvýkonnejších tepelných elektrární na svete

Prvenstvo patrí čínskej tepelnej elektrárni Tuoketuo s výkonom 6600 MW (5 jednotiek x 1200 MW), ktorá zaberá plochu 2,5 metra štvorcového. km. Nasleduje jej „krajan“ – tepelná elektráreň Taichung s výkonom 5824 MW. Prvú trojku uzatvára najväčší v Rusku Surgutskaya GRES-2 – 5597,1 MW. Na štvrtom mieste je poľská tepelná elektráreň Belchatow - 5354 MW a piata je CCGT elektráreň Futtsu (Japonsko) - plynová tepelná elektráreň s výkonom 5040 MW.

Klasifikácia tepelných elektrární

Tepelná elektráreň(TPP) - elektráreň , ktorá vyrába elektrickú energiu ako výsledok premeny tepelnej energie uvoľnenej pri spaľovaní organického paliva.

Prvé tepelné elektrárne sa objavili na konci 19. storočia (v roku 1882 - v New Yorku, v roku 1883 - v Petrohrade, v roku 1884 - v Berlíne) a rozšírili sa. V súčasnosti je TPP hlavný typ elektrární. Podiel nimi vyrobenej elektriny je: v Rusku približne 70 %, vo svete približne 76 %.

Spomedzi tepelných elektrární prevládajú tepelné parné turbínové elektrárne (TSPS), v ktorých sa tepelná energia využíva v parogenerátore na výrobu vysokotlakovej vodnej pary, ktorá roztáča rotor parnej turbíny spojený s rotorom elektrického generátora (spravidla tzv. synchrónny generátor) . Generátor spolu s turbínou a budičom je tzv turbogenerátor.V Rusku TPPP vyrába ~99% elektriny vyrobenej v tepelných elektrárňach. Palivo používané v takýchto tepelných elektrárňach je uhlie (hlavne), vykurovací olej, zemný plyn, lignit, rašelina a bridlica.

TPES, ktoré majú kondenzačné turbíny ako pohon pre elektrické generátory a nevyužívajú teplo odpadovej pary na dodávku tepelnej energie externým spotrebiteľom, sa nazývajú kondenzačné elektrárne (CPS). V Rusku sa IES historicky nazýva Štátna okresná elektrická stanica alebo GRES. . GRES vyrába asi 65 % elektriny vyrobenej v tepelných elektrárňach. Ich účinnosť dosahuje 40%. Najväčšia elektráreň na svete, Surgutskaya GRES-2; jeho kapacita je 4,8 GW; Kapacita Reftinskaya GRES je 3,8 GW.

TPES vybavené vykurovacími turbínami a uvoľňujúce teplo odpadovej pary priemyselným alebo komunálnym spotrebiteľom sa nazývajú kombinované teplárne (CHP); vyrábajú približne 35 % elektriny vyrobenej v tepelných elektrárňach. Vďaka úplnejšiemu využitiu tepelnej energie sa účinnosť tepelných elektrární zvyšuje na 60 - 65%. Najvýkonnejšie tepelné elektrárne v Rusku, CHPP-23 a CHPP-25 Mosenergo, každá má kapacitu 1 410 MW.

Priemyselný plynové turbíny sa objavili oveľa neskôr ako parné turbíny, pretože ich výroba si vyžadovala špeciálne tepelne odolné konštrukčné materiály. Na báze plynových turbín boli vytvorené kompaktné a vysoko manévrovateľné plynové turbínové jednotky (GTU). V spaľovacej komore jednotky plynovej turbíny sa spaľuje plyn alebo kvapalné palivo; splodiny horenia s teplotou 750 - 900 °C vstupujú do plynovej turbíny, ktorá roztáča rotor elektrického generátora. Účinnosť takýchto tepelných elektrární je zvyčajne 26 - 28%, výkon - až niekoľko stoviek MW . Plynové turbíny nie sú ekonomické kvôli vysokej teplote výfukových plynov.

Tepelné elektrárne s agregátmi s plynovou turbínou sa využívajú najmä ako záložné zdroje elektriny na pokrytie špičiek v elektrickej záťaži alebo na dodávku elektriny do malých sídiel prudko sa meniace zaťaženie; môže sa často zastavovať, poskytuje rýchle spustenie, vysokú rýchlosť nárastu výkonu a pomerne ekonomickú prevádzku v širokom rozsahu zaťaženia. Elektrárne s plynovou turbínou sú spravidla horšie ako tepelné elektrárne s parnou turbínou, pokiaľ ide o špecifickú spotrebu paliva a náklady na elektrickú energiu. Náklady na stavebné a inštalačné práce v tepelných elektrárňach s plynovými turbínami sa znížia približne o polovicu, pretože nie je potrebné budovať kotolňu a čerpaciu stanicu. Najvýkonnejšia tepelná elektráreň s plynovou turbínou GRES-3 pomenovaná po. Klasson (Moskovský región) má kapacitu 600 MW.

Výfukové plyny zariadení s plynovou turbínou majú pomerne vysokú teplotu, v dôsledku čoho majú zariadenia s plynovou turbínou nízku účinnosť. IN závod s kombinovaným cyklom(PGU), pozostávajúce z parné turbíny a plynové turbínové jednotky, horúce plyny plynovej turbíny sa využívajú na ohrev vody v parogenerátore. Ide o kombinované elektrárne. Účinnosť tepelných elektrární s plynovými turbínami s kombinovaným cyklom dosahuje 42 - 45%. CCGT je v súčasnosti najhospodárnejší motor používaný na výrobu elektriny. Okrem toho je to motor najekologickejší, čo sa vysvetľuje jeho vysokou účinnosťou. CCGT sa objavilo pred niečo vyše 20 rokmi, no v súčasnosti je najdynamickejším odvetvím energetického sektora. Najvýkonnejšie energetické bloky s plynovými turbínami s kombinovaným cyklom v Rusku: v južnej tepelnej elektrárni Petrohradu - 300 MW a v elektrárni Štátneho okresu Nevinnomyskaja - 170 MW.

Tepelné elektrárne s plynovými turbínami a plynovými turbínami s kombinovaným cyklom môžu dodávať teplo aj externým spotrebiteľom, to znamená, že fungujú ako kombinovaná elektráreň.

Podľa technologickej schémy parovodov sa tepelné elektrárne delia na blokové tepelné elektrárne a ďalej TPP s krížovými väzbami.

Modulárne tepelné elektrárne pozostávajú zo samostatných, spravidla rovnakého typu, elektrární – energetických jednotiek. V energobloku každý kotol dodáva paru len do vlastnej turbíny, z ktorej sa po kondenzácii vracia len do vlastného kotla. Všetky výkonné štátne okresné elektrárne a tepelné elektrárne, ktoré majú takzvané medziprehrievanie pary, sú postavené podľa blokovej schémy. Prevádzka kotlov a turbín v tepelných elektrárňach s priečnymi prepojeniami je zabezpečená odlišne: všetky kotly tepelnej elektrárne dodávajú paru do jedného spoločného parovodu (kolektora) a sú z neho napájané všetky parné turbíny tepelnej elektrárne. Podľa tejto schémy sú vybudované CES bez medziprehrievania a takmer všetky kogeneračné jednotky s podkritickými počiatočnými parametrami pary.

Podľa úrovne počiatočného tlaku sa rozlišujú tepelné elektrárne podkritický tlak A nadkritický tlak(SKD).

Kritický tlak je 22,1 MPa (225,6 at). V ruskom teplárenskom a energetickom priemysle sú počiatočné parametre štandardizované: tepelné elektrárne a elektrárne na kombinovanú výrobu tepla a elektriny sú postavené pre podkritický tlak 8,8 a 12,8 MPa (90 a 130 atm) a pre SKD - 23,5 MPa (240 atm) . TPP s nadkritickými parametrami sa z technických dôvodov vykonávajú s medziprehrievaním a podľa blokovej schémy.

Hodnotí sa účinnosť tepelných elektrární koeficient užitočná akcia (účinnosť), ktorá je určená pomerom množstva uvoľnenej energie za určitý čas k vynaloženému teplu obsiahnutému v spaľovanom palive. Spolu s účinnosťou sa na hodnotenie prevádzky tepelných elektrární používa aj ďalší ukazovateľ - merná spotreba štandardného paliva(konvenčné palivo je palivo s výhrevnosťou = 7000 kcal/kg = 29,33 MJ/kg). Existuje spojenie medzi účinnosťou a podmienenou spotrebou paliva.

Štruktúra TPP

Hlavné prvky tepelnej elektrárne (obr. 3.1):

u kotolňa, premena energie chemických väzieb paliva a produkcia vodnej pary s vysokou teplotou a tlakom;

u inštalácia turbíny (parnej turbíny). konvertovanie tepelnej energie pary na mechanickú energiu otáčania rotora turbíny;

u elektrický generátor, zabezpečujúce premenu kinetickej energie rotácie rotora na elektrickú energiu.

Obrázok 3.1. Hlavné prvky tepelnej elektrárne

Tepelná bilancia tepelnej elektrárne je znázornená na obr. 3.2.

Obrázok 3.2. Tepelná bilancia tepelných elektrární

K hlavným stratám energie v tepelných elektrárňach dochádza v dôsledku prenos tepla z pary do chladiacej vody v kondenzátore; Viac ako 50 % tepla (energie) sa stráca teplom pary.

3.3. Parný generátor (kotol)

Hlavným prvkom inštalácie kotla je parný generátor, čo je konštrukcia v tvare U s plynovodmi obdĺžnikový rez. Väčšinu kotla zaberá ohnisko; jeho steny sú lemované sitami z potrubí, cez ktoré je privádzaná napájacia voda. Parný generátor spaľuje palivo a mení vodu na paru pri vysokom tlaku a teplote. Na úplné spálenie paliva sa do kotla čerpá ohriaty vzduch; Na výrobu 1 kWh elektriny je potrebných asi 5 m 3 vzduchu.

Pri horení paliva sa energia jeho chemických väzieb premieňa na tepelnú a žiarivú energiu horáka. Ako výsledok chemická reakcia spaľovanie, pri ktorom sa palivový uhlík C premieňa na oxidy CO a CO 2, síra S na oxidy SO 2 a SO 3 atď., a vznikajú produkty spaľovania paliva (splodiny). Spaliny ochladené na teplotu 130 - 160 O C odchádzajú z tepelnej elektrárne komínom, pričom odvádzajú asi 10 - 15 % energie (obr. 3.2).

V súčasnosti najpoužívanejší bubny(obr. 3.3, a) a prietokové kotly(obr. 3.3, b). Opakovaná cirkulácia napájacej vody sa vykonáva v sitách bubnových kotlov; para sa oddeľuje od vody v bubne. V kotloch s priamym prietokom voda prechádza cez sitové potrubie iba raz a mení sa na suchú nasýtená para(para, v ktorej nie sú žiadne kvapky vody).

A) b)

Obrázok 3.3. Schémy bubnových (a) a priamoprúdových (b) paragenerátorov

V poslednej dobe sa na zvýšenie účinnosti parných generátorov spaľuje uhlie vnútrocyklové splyňovanie a v cirkulujúce fluidné lôžko; zároveň sa účinnosť zvyšuje o 2,5 %.

Parná turbína

Turbína(fr. turbína z lat. turbo vír, rotácia) je tepelný stroj nepretržité pôsobenie, v lopatkovom aparáte, ktorého potenciálna energia stlačenej a zohriatej vodnej pary sa premieňa na kinetickú energiu rotácie rotora.

Pokusy o vytvorenie mechanizmov podobných parným turbínam sa robili už pred tisíckami rokov. Známy je opis parnej turbíny vyrobenej Herónom Alexandrijským v 1. storočí pred Kristom. tzv "volavková turbína". Avšak iba v koniec XIX storočia, kedy termodynamika, strojárstvo a hutníctvo dosiahli dostatočnú úroveň Gustaf Laval (Švédsko) a Charles Parsons (Veľká Británia) nezávisle vytvorili parné turbíny vhodné pre priemysel. Výroba priemyselnej turbíny si vyžadovala podstatne vyšší štandard výroby ako parný stroj.

V roku 1883 Laval vytvoril prvú pracovnú parnú turbínu. Jeho turbína bola kolesom s parou dodávanou do jeho lopatiek. Potom pridal k dýzam kónické expandéry; čo výrazne zvýšilo účinnosť turbíny a zmenilo ju na univerzálny motor. Para zohriata na vysokú teplotu prichádzala z kotla cez parné potrubie do trysiek a vychádzala von. V dýzach para expandovala na atmosférický tlak. V dôsledku zvýšenia objemu pary sa dosiahlo výrazné zvýšenie rýchlosti otáčania. teda energia obsiahnutá v pare sa prenášala na lopatky turbíny. Lavalova turbína bola oveľa úspornejšia ako staré parné stroje.

V roku 1884 dostal Parsons patent na viacstupňový prúdová turbína, ktorý vytvoril špeciálne na napájanie elektrického generátora. V roku 1885 skonštruoval viacstupňovú prúdovú turbínu (na zvýšenie účinnosti využívania parnej energie), ktorá sa neskôr hojne využívala v tepelných elektrárňach.

Parná turbína sa skladá z dvoch hlavných častí: rotor s lopatkami - pohyblivá časť turbíny; stator s tryskami - pevná časť. Pevná časť je odnímateľná v horizontálnej rovine, aby bolo možné demontovať alebo namontovať rotor (obr. 3.4.)

Obrázok 3.4. Typ najjednoduchšej parnej turbíny

Na základe smeru prúdenia pary sa rozlišujú axiálne parné turbíny, v ktorom sa prúd pary pohybuje pozdĺž osi turbíny, a radiálne, pričom smer prúdenia pary je kolmý a pracovné lopatky sú umiestnené rovnobežne s osou otáčania. V Rusku a krajinách SNŠ sa používajú iba axiálne parné turbíny.

Podľa spôsobu pôsobenia sa turbínová para delí na: aktívny, reaktívny A kombinované. Aktívna turbína využíva kinetickú energiu pary, zatiaľ čo reaktívna turbína využíva kinetickú a potenciálnu energiu. .

Moderné technológie umožňujú udržiavať rýchlosť otáčania s presnosťou na tri otáčky za minútu. Parné turbíny pre elektrárne sú dimenzované na 100 tisíc prevádzkových hodín (až generálna oprava). Parná turbína je jedným z najdrahších prvkov tepelnej elektrárne.

Dostatočne úplné využitie energie pary v turbíne je možné dosiahnuť len prevádzkou pary v sérii turbín umiestnených v sérii, ktoré sú tzv. kroky alebo valce. Vo viacvalcových turbínach je možné znížiť rýchlosť otáčania pracovných kotúčov. Na obrázku 3.5 je znázornená trojvalcová turbína (bez skrine). Do prvého valca - vysokotlakového valca (HPC) je privádzaná 4 para parovodmi 3 priamo z kotla a preto má vysoké parametre: pre kotly SKD - tlak 23,5 MPa, teplota 540°C. Na výstupe HPC, tlak pary je 3 až 3,5 MPa (30 až 35 at) a teplota 300 až 340 °C.

Obrázok 3.5. Trojvalcová parná turbína

Na zníženie erózie lopatiek turbíny (mokrá para) Z HPC sa relatívne studená para vracia späť do kotla, do takzvaného medziprehrievača; v ňom teplota pary stúpne na počiatočnú (540 O C). Novo zohriata para je privádzaná parovodmi 6 do stredotlakového valca (MPC) 10. Po expanzii pary v MPC na tlak 0,2 - 0,3 MPa (2 - 3 atm) sa para privádza do zberných potrubí. 7 pomocou výfukových potrubí, z ktorých je privádzaný do nízkotlakového valca (LPC) 9. Rýchlosť prúdenia pary v prvkoch turbíny je 50-500 m/s. Lopatka posledného stupňa turbíny má dĺžku 960 mm a hmotnosť 12 kg.

Účinnosť tepelných motorov a najmä ideálna parná turbína je určená výrazom:

,

kde je teplo prijaté pracovnou tekutinou z ohrievača a kde je teplo odovzdané chladničke. Sadi Carnot v roku 1824 teoreticky získal výraz pre limit (maximum) hodnota účinnosti tepelný motor s pracovnou kvapalinou vo forme ideálneho plynu

,

kde je teplota ohrievača, je teplota chladničky, t.j. teploty pary na vstupe a výstupe z turbíny, merané v stupňoch Kelvina (K). Pre skutočné tepelné motory.

Ak chcete zvýšiť účinnosť turbíny, znížte nevhodný; je to spôsobené dodatočnou spotrebou energie. Preto na zvýšenie účinnosti môžete zvýšiť . Hranica rozvoja moderných technológií je však už dosiahnutá.

Moderné parné turbíny sa delia na: kondenzácia A diaľkové vykurovanie. Kondenzačné parné turbíny slúžia na premenu čo najväčšieho množstva energie (tepla) pary na mechanickú energiu. Fungujú tak, že spotrebovanú paru uvoľňujú (odsávajú) do kondenzátora, ktorý je udržiavaný vo vákuu (odtiaľ názov).

Tepelné elektrárne s kondenzačnými turbínami sú tzv kondenzačné elektrárne(IES). Hlavným konečným produktom takýchto elektrární je elektrická energia. Len malá časť tepelnej energie sa využíva pre vlastnú potrebu elektrárne a niekedy aj na dodávku tepla do blízkej osady. Zvyčajne ide o osadu pre energetických pracovníkov. Je dokázané, že čím väčší je výkon turbogenerátora, tým je úspornejší a tým nižšie sú náklady na 1 kW inštalovaného výkonu. Preto sú v kondenzačných elektrárňach inštalované vysokovýkonné turbogenerátory.

Kogeneračné parné turbíny slúžia na súčasnú výrobu elektrickej a tepelnej energie. Ale hlavným konečným produktom takýchto turbín je teplo. Tepelné elektrárne, ktoré majú kogeneračné parné turbíny sa nazývajú kombinované teplárne a elektrárne(CHP). Kogeneračné parné turbíny sa delia na: turbíny s protitlak, s nastaviteľným odvodom pary A s výberom a protitlakom.

Pri turbínach s protitlakom celé odpadová para sa používa na technologické účely(varenie, sušenie, ohrievanie). Elektrický výkon turbínovej jednotky s takouto parnou turbínou závisí od potreby výrobného alebo vykurovacieho systému na ohrev pary a mení sa s ňou. Preto jednotka protitlakovej turbíny zvyčajne pracuje paralelne s kondenzačnou turbínou alebo elektrickou sieťou, čím sa pokryje vzniknutý nedostatok elektriny. U turbín s odsávaním a protitlakom sa časť pary odoberá z 1. alebo 2. medzistupňa a všetka odpadová para smeruje z výfukového potrubia do vykurovacieho systému alebo do sieťových ohrievačov.

Turbíny sú najzložitejšie prvky tepelných elektrární. Zložitosť výroby turbín je daná nielen vysokými technologickými požiadavkami na výrobu, materiály a pod., ale hlavne extrémna vedecká intenzita. V súčasnosti počet krajín vyrábajúcich výkonné parné turbíny nepresahuje desať. Väčšina komplexný prvok je CND. Hlavnými výrobcami turbín v Rusku sú Leningrad Metal Plant (Petrohrad) a Turbomotor Plant (Jekaterinburg).

Nízka hodnota účinnosti parných turbín určuje účinnosť jej prioritného zvyšovania. Hlavná pozornosť sa preto nižšie venuje inštalácii parnej turbíny.

Hlavný potenciál metódy zvyšovania účinnosti parných turbín sú:

· aerodynamické zlepšenie parnej turbíny;

· zlepšenie termodynamického cyklu najmä zvýšením parametrov pary prichádzajúcej z kotla a znížením tlaku pary odsávanej v turbíne;

· zlepšenie a optimalizácia tepelného okruhu a jeho vybavenia.

Aerodynamické zlepšenie turbín v zahraničí za posledných 20 rokov bolo dosiahnuté pomocou trojrozmerného počítačového modelovania turbín. V prvom rade je potrebné si všimnúť vývoj šabľové čepele. Čepele v tvare šable sú zakrivené čepele, ktoré vzhľadom pripomínajú šabľu (výrazy sa používajú v zahraničnej literatúre "banán" A "trojrozmerný")

Pevný Siemens používa „trojrozmerné“ čepele pre HPC a CSD (obr. 3.6), kde lopatky majú krátku dĺžku, ale relatívne veľkú zónu vysokých strát v koreňovej a periférnej zóne. Podľa odhadov Siemensu využitie priestorové lopatky v HPC a CSD umožňuje zvýšiť ich účinnosť o 1 - 2% v porovnaní s valcami vytvorenými v 80. rokoch minulého storočia.

Obrázok 3.6. „Trojrozmerné“ lopatky pre vysokotlakové valce a centrálne valce spoločnosti Siemens

Na obr. 3.7 sú znázornené tri po sebe nasledujúce modifikácie pracovných lopatiek pre vysokotlakové motory a prvé stupne nízkotlakových motorov parných turbín pre jadrové elektrárne spoločnosti GEC-Alsthom: pravidelná („radiálna“) čepeľ konštantného profilu (obr. 3.7, A), používané v našich turbínach; čepeľ šable (obr. 3.7, b) a nakoniec nová čepeľ s rovnou radiálnou výstupnou hranou (obr. 3.7, V). Nová čepeľ poskytuje účinnosť o 2 % vyššiu ako pôvodná (obr. 3.7, A).

Obrázok 3.7. Pracovné lopatky pre parné turbíny pre jadrové elektrárne spoločnosti GEC-Alsthom

Kondenzátor

Para odsávaná v turbíne (tlak na výstupe LPC je 3 - 5 kPa, čo je 25 - 30 krát menej ako atmosférický) vstupuje do kondenzátor. Kondenzátor je výmenník tepla, cez ktorého potrubia nepretržite cirkuluje chladiaca voda, zásobovaná obehovými čerpadlami z rezervoáru. Na výstupe z turbíny je pomocou kondenzátora udržiavané hlboké vákuum. Obrázok 3.8 ukazuje dvojťahový kondenzátor výkonnej parnej turbíny.

Obrázok 3.8. Dvojťahový kondenzátor výkonnej parnej turbíny

Kondenzátor pozostáva zo zváraného oceľového telesa 8, po okrajoch ktorého sú v rúrkovnici upevnené rúrky 14 kondenzátora. Kondenzát sa zhromažďuje v kondenzátore a je neustále odčerpávaný čerpadlami kondenzátu.

Predná vodná komora 4 slúži na privádzanie a odvádzanie chladiacej vody Voda sa privádza zospodu na pravú stranu komory 4 a cez otvory v rúrkovnici vstupuje do chladiacich rúrok, pozdĺž ktorých sa pohybuje dozadu (otočne). komora 9. Para vstupuje zhora do kondenzátora a stretáva sa so studeným povrchom a kondenzuje na ňom. Keďže ku kondenzácii dochádza pri nízkej teplote, ktorá zodpovedá nízkemu kondenzačnému tlaku, v kondenzátore vzniká hlboké vákuum (25-30 krát menšie ako atmosférický tlak).

Aby kondenzátor poskytoval nízky tlak za turbínou, a teda kondenzáciu pary, je potrebné veľké množstvo studenej vody. Na výrobu 1 kWh elektriny je potrebných približne 0,12 m 3 vody; Jedna pohonná jednotka NchGRES spotrebuje 10 m 3 vody za 1 s. Preto sa tepelné elektrárne stavajú buď blízko prírodné zdroje vody, alebo budovať umelé nádrže. Ak nie je možné použiť veľké množstvo vody na kondenzáciu pary, namiesto zásobníka je možné vodu chladiť v špeciálnych chladiacich vežiach - chladiace veže, ktoré sú vzhľadom na svoju veľkosť zvyčajne najviditeľnejšou časťou elektrárne (obr. 3.9).

Z kondenzátora sa kondenzát pomocou napájacieho čerpadla vracia späť do generátora pary.

Obrázok 3.9. Vzhľad chladiace veže tepelných elektrární

TESTOVACIE OTÁZKY NA PREDNÁŠKU 3

1. Schéma tepelnej elektrárne a účel jej prvkov – 3 body.

2. Tepelný diagram tepelnej elektrárne – 3 body.

3. Tepelná bilancia tepelných elektrární – 3 body.

4. Parný generátor tepelnej elektrárne. Účel, typy, štrukturálny diagram, účinnosť – 3 body.

5. Parametre pary v tepelných elektrárňach – 5 bodov

6. Parná turbína. Zariadenie. Vývoj Lavala a Parsonsa – 3 body.

7. Viacvalcové turbíny – 3 body.

8. Účinnosť ideálnej turbíny je 5 bodov.

9. Kondenzačné a vykurovacie parné turbíny – 3 body.

10. Aký je rozdiel medzi CES a CHP? Účinnosť CES a CHP je 3 body.

11. TPP kondenzátor – 3 body.