Теплоелектростанція (тес)

Теплоелектростанції (ТЕС)

Енергію, приховану в органічному паливі - вугіллі, нафті або природному газі, неможливо відразу отримати у вигляді електрики. Паливо спочатку спалюють. Виділилася теплота нагріває воду, перетворює її в пар. Пар обертає турбіну, а турбіна - ротор генератора, який генерує, т. Е. Виробляє, електричний струм.

Весь цей складний, багатоступінчастий процес можна спостерігати на теплової електричної станції (ТЕС), обладнаної енергетичними машинами, що перетворюють енергію, приховану в органічному паливі (горючих сланцях, вугіллі, нафті та продуктах її переробки, природному газі), в електричну енергію. Основні частини ТЕС - котельня установка, парова турбіна і електрогенератор.

Котельня установка - комплекс пристроїв для отримання водяної пари під тиском. Вона складається з топки, в якій спалюється органічне паливо, топкового простору, по якому продукти горіння проходять в димову трубу, і парового котла, в якому кипить вода. Частина котла, під час нагрівання стикається з полум'ям, називається поверхнею нагріву.

Котли бувають 3 типів: димогарниє, водотрубні і прямоточні. Усередині димогарних котлів поміщений ряд трубок, по яких продукти горіння проходять в димову трубу. Численні димогарниє трубки мають величезну поверхню нагріву, внаслідок чого в них добре використовується енергія палива. Вода в цих котлах знаходиться між димогарними трубками.

У водотрубних котлах - все навпаки: по трубках пускають воду, а між трубками гарячі гази. Основні частини котла - топка, кип'ятильні трубки, паровий котел і пароперегрівача. У кіпятільних трубках йде процес пароутворення. Утворений в них пар надходить в паровий котел, де і збирається у верхній його частині, над киплячою водою. З парового котла пар проходить в пароперегрівач і там додатково нагрівається. Паливо в цей котел закидають через дверцята, а повітря, необхідний для горіння палива, подають через іншу дверцята в піддавали. Гарячі гази піднімаються вгору і, огинаючи перегородки, проходять шлях, вказаний на схемі до цієї статті (див. Рис.).

У прямоточних котлах воду нагрівають в довгих трубах-змеевиках.

Вода подається в ці труби насосом. Проходячи через змійовик, вона повністю випаровується, а пара, що утворилася перегрівається до необхідної температури н потім виходить з змійовиків.

Котельні установки, що працюють з проміжним перегрівом пари, є складовою частиною установки, званої енергоблоком «котел - турбіна».

У перспективі, наприклад, для використання вугілля Кансько-Ачинського басейну будуть споруджені великі теплові електростанції потужністю до 6400 МВт з енергетичними блоками по 800 МВт, де котельні установки вироблятимуть 2650 т пара в 1 ч з температурою до 565 ° С і тиском 25 МПа.

Котельня установка виробляє пар високого тиску, який йде в парову турбіну - головний двигун теплової електростанції. У турбіні пар розширюється, тиск його падає, а прихована енергія перетворюється в механічну. Парова турбіца надає руху ротор генератора, який виробляє електричний струм.

У великих містах найчастіше будують теплоелектроцентралі (ТЕЦ), а в районах з дешевим паливом - конденсаційні електростанції (КЕС).

ТЕЦ - це теплова електростанція, що виробляє не тільки електричну енергію, а й теплоту у вигляді гарячої води і пари. Пар, який залишає парову турбіну, містить в собі ще багато теплової енергії. На ТЕЦ цю теплоту використовують двояко: або пар після турбіни направляється споживачу і назад на станцію; не повертається, або він передає теплоту в теплообміннику воді, яка подається споживачу, а пар повертається назад в систему. Тому ТЕЦ має високий ККД, що досягає 50-60%.

Розрізняють ТЕЦ опалювального і промислового типів. Опалювальні ТЕЦ обігрівають житлові і громадські будівлі і забезпечують їх гарячою водою, промислові - постачають теплотою промислові підприємства. Передача пара від ТЕЦ здійснюється на відстані до декількох кілометрів, а передача гарячої води - до 30 і більше кілометрів. Внаслідок цього теплоелектроцентралі будуються неподалік від великих міст.

За останні роки розвиток теплофікації в СРСР йде особливо швидко. Сумарна потужність ТЕЦ на початку 1980-х рр. перевищила 50 млн. кВт.

Але основна частка електроенергії, яку виробляють теплові електростанції, доводиться на конденсаційні електростанції (КЕС). У нас їх частіше називають державними районними електричними станціями (ГРЕС). На відміну від ТЕЦ, де теплота відпрацьованого в турбіні пара використовується для опалення житлових і виробничих будівель, на КЕС відпрацьований в двигунах (парових машинах, турбінах) пар перетворюється конденсаторами в воду (конденсат), який спрямовується назад в котли для повторного використання. КЕС споруджуються безпосередньо біля джерел водопостачання: у озера, річки, моря. Теплота, що виводиться з електростанції з охолоджувальною водою, безповоротно втрачається. ККД КЕС не перевищує 35-42%.

На високу естакаду день і ніч за графіком подають вагони з дрібно роздробленим вугіллям. Особливий розвантажник перекидає вагони, і паливо зсипається в бункер. Млини ретельно розмелюють його в паливний порошок, і він разом з повітрям влітає в топку парового котла. Язики полум'я щільно охоплюють пучки трубок, вода в яких закипає. Утворюється водяна пара. По трубах - паропроводах - пар іде до турбіни і через сопла б'є в лопатки ротора турбіни. Віддавши енергію ротора, відпрацьована пара йде в конденсатор, охолоджується і перетворюється в воду. Насоси подають її назад в котел. А енергія продовжує свій рух від ротора турбіни до ротора генератора. У генераторі відбувається її останнім перетворення: вона стає електрикою. На цьому закінчується енергетична ланцюжок КЕС.

На відміну від ГЕС теплові електростанції можна побудувати в будь-якому місці, а тим самим наблизити джерела отримання електроенергії до споживача і розташувати теплові електростанції рівномірно по території економічних районів країни. Перевага ТЕС складається і в тому, що вони працюють практично на всіх видах органічного палива - вугіллі, сланцях, рідкому паливі, природному газі.

До найбільших конденсаційним ТЕС в СРСР відносяться Рефтінская (Свердловська область), Запорізька, Костромська, Вуглегірська (Донецька область). Потужність кожної з них перевищує 3000 МВт.

Наша країна - піонер будівництва теплових електростанцій, енергію яких дає атомнин реактор (див. Атомна електростанція, Ядерна енергетика).