проф. Щінніков П.А. студент ПІФу Е.О.
Відмітка про захист
Електрична станція - енергетична установка, яка служить для перетворення будь-якого енергії в електричну. Тип електричної станції визначається, перш за все, видом енергоносія. Найбільшого поширення набули теплові електричні станції (ТЕС), на яких використовується теплова енергія, що виділяється при спалюванні органічного палива (вугілля, нафта, газ та ін.). На теплових електростанціях виробляється близько 76% електроенергії, виробленої на нашій планеті. Це обумовлено наявністю органічного палива майже в усіх районах нашої планети; можливістю транспорту органічного палива з місця видобутку на електростанцію, що розміщується поблизу споживачів енергії; технічним прогресом на теплових електростанціях, що забезпечує спорудження ТЕС великою потужністю; можливістю використання відпрацьованого тепла робочого тіла і відпустки споживачам, крім електричної, також і теплової енергії (з парою або гарячою водою) і т.п. [2]
Типи ТЕС і їх особливості.
На рис. 1 представлена класифікація теплових електричних станцій на органічному паливі.
Рис.1. Типи електростанцій на органічному паливі.
Серед ТЕС переважають теплові двигуни (ПТУ), на яких теплова енергія використовується в парогенераторі для отримання водяної пари високого тиску, що приводить в обертання ротор парової турбіни, з'єднаний з ротором електричного генератора (зазвичай синхронного генератора) .Як палива на таких ТЕС використовують вугілля ( переважно), мазут, природний газ.
ПТУ, мають як привід електрогенераторів конденсаційні турбіни і не використовують тепло відпрацьованої пари для постачання теплової енергії зовнішніх споживачів, називаються конденсаційними електростанціями. ПТУ оснащені теплофікаційні турбінами і віддають тепло відпрацьованої пари промисловим або комунально-побутовим споживачам, називають теплоелектроцентралями (ТЕЦ).
ТЕС з приводом електрогенератора від газової турбіни називаються газотурбінними електростанціями (ТЕС з ГТУ - газотурбінна установка) .В камері згоряння ГТУ спалюють газ або рідке паливо; продукти згоряння з температурою 750-900 С надходять в газову турбіну, що обертає електрогенератор. ККД таких ТЕС з ГТУ зазвичай становить 30-33%, потужність - до кількох сотень МВт. ГТУ зазвичай застосовуються для покриття піків електричного навантаження.
ТЕС з парогазотурбінної установкою, що складається з паротурбінного і газотурбінного агрегатів, називається парогазової електростанцією (ТЕС з ПГУ, а часто - ПГУ). ККД якої може досягати 56-58%. ТЕС з ГТУ або ПГУ можуть відпускати тепло зовнішнім споживачам, тобто працювати як ТЕЦ. [2]
Важливу роль серед теплових установок грають конденсаційні електростанції (КЕС). Найпростіша принципова схема КЕР, що працює на вугіллі, представлена на рис.2. Паливо надходить в топку парогенератора (парового котла) 1, що має систему трубок, в яких циркулює хімічно очищена вода, звана живильної. В котлі вода нагрівається, випаровується, а що утворився насичений пар доводиться до температури 400-650 ° С і під тиском 3-24 МПа надходить по паропроводу в парову турбіну 2. Параметри пара залежать від потужності агрегатів. Далі одна частина пара повністю використовується в турбіні для вироблення електроенергії в генераторі 3 і потім надходить в конденсатор 4, а інша відбирається від проміжних ступенів турбіни і використовується для підігріву живильної води в підігрівач 6 і 9. Конденсат насосом 5 через деаератор 7 і далі живильним насосом 8 подається в парогенератор. Теплові конденсаційні електростанції мають невисокий ККД (35- 40%), так як більша частина енергії втрачається та відходять топковим газами і охолоджуючої водою конденсатора. [3]
Рис.2 Принципова схема КЕС
1 - паровий котел; 2 - парова турбіна; 3 - електричний генератор;
4 - конденсатор; 5 - конденсаційний насос; 6 - підігрівачі низького тиску;
7 - деаератор; 8 - живильний насос; 9 - підігрівачі високого тиску;
10 - дренажний насос.
Особливістю теплоелектроцентралі (ТЕЦ) є те, що відпрацьований в турбіні пара або гаряча вода потім використовуються для опалення та гарячого водопостачання промислової і комунальної сфери. ТЕЦ будуються переважно у великих містах, оскільки ефективна передача пара чи гарячої води через високі теплових втрат в трубах можлива на відстані не більше 20-25 км. Крім того, щоб зменшити втрати тепла, ТЕЦ необхідно доповнювати невеликими підстанціями, які повинні розташовуватися поблизу від споживача. При всіх зазначених недоліки ТЕЦ є установки з комбінованого виробництва електроенергії і тепла, в зв'язку з чим сумарний коефіцієнт корисного використання палива підвищується до 70-76% проти типових значень 35-40% на КЕС. При цьому, як правило, максимальна потужність ТЕЦ менше, ніж КЕС. [2]
Принципова схема ТЕЦ представлена на рис.3
Рис.3 Принципова схема ТЕЦ
1 - паровий котел; 2 - РОУ; 3 - турбогенератор; 4 - теплової споживач; 5 - насос; 6 - регенеративні підігрівачі; 7 - живильний насос; 8 - конденсатор; 9 - конденсаційний насос; 10, 11 - пар з відборів.
Паливо надходить в топку парогенератора (парового котла) 1, що має систему трубок, в яких циркулює хімічно очищена вода, звана живильної. В котлі вода нагрівається, випаровується, а що утворився насичений пар доводиться до температури 400-650 ° С і під тиском 3-24 МПа надходить по паропроводу. Одна частина пара повністю використовується в турбіні для вироблення електроенергії в генераторі 3 і потім надходить в конденсатор 8, а інша, що має велику температуру і тиск, відбирається від проміжної ступені турбіни і використовується для теплопостачання 4. Кількість відібраного пара залежить від потреби підприємств в тепловій енергії . Вироблення електроенергії залежить від пропуску цього пара. Для теплофікаційних турбін (такі турбіни працюють на ТЕЦ) вироблення електроенергії і відпустку тепла можуть змінюватися в широких межах.
Деякі переваги теплових станцій в порівнянні з іншими типами станцій полягають в наступному:
1. У відносно вільному територіальному розміщенні, пов'язаному з широким розповсюдженням паливних ресурсів;
2.В здатності (на відміну від ГЕС) виробляти енергію без сезонних коливань потужності;
3.В тому, що площі відчуження і виведення з господарського обороту землі під спорудження та експлуатацію ТЕС, як правило, значно менше, ніж це необхідно для АЕС;
4.ТЕС, в зв'язку з масовим освоєнням технологій їх будівництва, споруджуються набагато швидше, ніж ГЕС або АЕС, а їх вартість на одиницю встановленої потужності значно нижче в порівнянні з АЕС і ГЕС.
У той же час ТЕС мають і великими недоліками, в тому числі деякі з них:
1. для експлуатації ТЕС зазвичай потрібно набагато більший персонал, ніж для ГЕС порівнянної потужності, пов'язаної з обслуговуванням дуже масштабного за обсягом паливного циклу;
2. ТЕС постійно залежать від поставок невідновлюваних (і нерідко привізних) паливних ресурсів (вугілля, мазут, газ, рідше торф і горючі сланці);
3. ТЕС дуже критичні до багаторазових запусків і зупинок; зміни режиму їх роботи різко знижують ефективність, підвищують витрата палива і призводять до підвищеного зносу основного обладнання;
4. ТЕС здійснюють прямий і вкрай несприятливий вплив на екологічну обстановку. [1]
В даному рефераті розглянуті види теплових електричних станцій. Особливу увагу приділено конденсаційним станцій (КЕС) і теплоцентралей (ТЕЦ). Відмічені особливості принципів роботи кожного з цих видів ТЕС, а також основні параметри характеризують їх. Представлені їх принципові схеми. Наведено деякі переваги і недоліки теплових станцій в порівнянні з іншими типами станцій.
Рижкин В.Я. Теплові електричні станції: Підручник для вузів / Під ред. В.Я. Гіршфельда. - М: Вища школа, 1987. - 328 с.
Єлізаров Д.П. Теплоенергетичні установки електростанцій: Підручник для вузів / Д.П. Єлізаров. - М. Енергоіздат, 1982. - 264 с.