Toplinske stanice. Kombinirane toplinske i elektrane (CHP)

Toplinske stanice. Kombinirane toplinske i elektrane (CHP)
Toplinske stanice. Kombinirane toplinske i elektrane (CHP)
30.09.2019
24. listopada 2012

Električna energija je odavno dio naših života. Čak je i grčki filozof Thales u 7. stoljeću prije Krista otkrio da jantar, nošen na vunu, počinje privlačiti predmete. Ali dugo vremena nitko nije obraćao pažnju na ovu činjenicu. Tek 1600. godine prvi put se pojavio izraz "Električnost", a 1650. Otto von Guericke stvorio je elektrostatički stroj u obliku sumporne kugle postavljene na metalnu šipku, što je omogućilo promatranje ne samo efekta privlačnosti, već i efekt odbijanja. Bio je to prvi jednostavan elektrostatički stroj.

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

Pogledajmo ove procese u nekoliko dijelova.

Dio I. Proizvodnja električne energije.

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

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

Termoelektrane su podijeljene u nekoliko podtipova:

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

Princip rada: Zrak i gorivo (plinovito, tekuće ili kruto) dovode se u kotao pomoću pumpi. Ispada mješavina goriva i zraka koja gori u peći kotla, oslobađajući ogromnu količinu topline. U tom slučaju voda prolazi kroz sustav cijevi, koji se nalazi unutar kotla. Oslobođena toplina se prenosi na tu vodu, dok joj temperatura raste i dovede se do ključanja. Para koja je primljena u kotao vraća se u kotao kako bi ga pregrijala iznad vrelišta vode (pri zadanom tlaku), zatim kroz parne cjevovode ulazi u parnu turbinu, u kojoj para radi. Kako se širi, temperatura i tlak mu se smanjuju. Tako se potencijalna energija pare prenosi na turbinu, što znači da se pretvara u kinetičku energiju. Turbina pak pokreće rotor trofaznog alternatora, koji se nalazi na istoj osovini kao i turbina i proizvodi energiju.

Pogledajmo pobliže neke elemente IES-a.

Parna turbina.

Struja vodene pare ulazi kroz vodeće lopatice na krivuljaste lopatice pričvršćene oko oboda 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 također su ugrađeni u tijelo, ali su nepomični i služe za stvaranje željenog kuta upada pare na pokretne lopatice.

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

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

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 omogućuje prijenos snage na velike udaljenosti. Treba napomenuti da kada se govori o naponskoj klasi, mislimo na linearni (faza-faza) napon.

Aktivna snaga koju generator proizvodi regulira se promjenom količine energenta, 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 sinkroni, što znači da je njegova frekvencija uvijek jednaka frekvenciji struje u elektroenergetskom sustavu, a promjena parametara energetskog nosača neće utjecati na frekvenciju njegove rotacije.

Osim toga, generator također stvara jalove snage. Može se koristiti za regulaciju izlaznog napona u malim granicama (tj. nije glavno sredstvo regulacije napona u elektroenergetskom sustavu). Djeluje na ovaj način. Kada je namot rotora prekomjerno uzbuđen, t.j. kada napon na rotoru poraste iznad nazivne vrijednosti, "višak" jalove snage se dovodi u elektroenergetski sustav, a kada je namot rotora nedovoljno pobuđen, jalova snaga troši generator.

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

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

odnosno rashladnih tornjeva. Rashladni tornjevi su toranj Slika 8

odnosno ventilatora Sl.9

Rashladni tornjevi su raspoređeni na gotovo isti način kao s jedinom razlikom da voda teče niz radijatore, prenosi im toplinu, a već ih hladi prisilni zrak. U tom slučaju dio vode ispari i odnese se u atmosferu.
Učinkovitost takve elektrane ne prelazi 30%.

B) Plinskoturbinska elektrana.

U elektrani s plinskom turbinom, turbogenerator se ne pokreće parom, već izravno plinovima koji nastaju izgaranjem goriva. U tom slučaju može se koristiti samo prirodni plin, inače će turbina brzo izaći iz mirovanja zbog zagađenja produktima izgaranja. Učinkovitost pri maksimalnom opterećenju 25-33%

Puno veća učinkovitost (do 60%) može se postići kombiniranjem parnih i plinskih ciklusa. Takve instalacije nazivaju se postrojenjima s kombiniranim ciklusom. Umjesto konvencionalnog kotla imaju kotao na otpadnu toplinu koji nema svoje plamenike. Toplinu prima iz turbine ispušnih plinova. Trenutno se CCGT-ovi aktivno uvode u naše živote, ali do sada ih u Rusiji nema puno.

V) Kombinirane toplinske i elektrane (dugo su postale sastavni dio velikih gradova). sl.11

CHPP je strukturno uređena kao kondenzacijska 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 omogućuju da iz nje uzimate paru s različitim parametrima. U tom slučaju dio pare ili cijela para (ovisno o vrsti turbine) ulazi u grijač mreže, daje mu toplinu i tamo se kondenzira. Kogeneracijske turbine omogućuju vam da prilagodite količinu pare za toplinske ili industrijske potrebe, što omogućuje CHP rad u nekoliko načina opterećenja:

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

električno - električno opterećenje je neovisno o toplinskom. Osim toga, CHP-ovi 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 CHPP, jer učinkovitost značajno pada.

Istovremena proizvodnja električne i toplinske energije (kogeneracija) je isplativ proces u kojem se značajno povećava učinkovitost stanice. Tako je, primjerice, izračunata učinkovitost CPP-a maksimalno 30%, a za CHP je oko 80%. Osim toga, kogeneracija omogućuje smanjenje toplinskih emisija u stanju mirovanja, što pozitivno utječe na ekologiju područja u kojem se CHPP nalazi (u usporedbi s tim da postoji CPP istog kapaciteta).

Pogledajmo pobliže parnu turbinu.

Kogeneracijske parne turbine uključuju turbine sa:

protutlak;

Podesivo usisavanje pare;

Odabir i protutlak.

Turbine s protutlakom rade s ispuhom pare ne u kondenzator, kao u IES-u, već u grijač mreže, 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 sustavu.

U turbinama koje imaju kontroliranu ekstrakciju pare, ona se ekstrahira u potrebnoj količini u međufaznim fazama, pri čemu se za ekstrakciju pare biraju oni stupnjevi koji su u ovom slučaju prikladni. Ovaj tip turbine je neovisan o toplinskom opterećenju i regulacija izlazne aktivne snage može se podesiti u većoj mjeri nego u protutlačnom CHP postrojenju.

Ekstrakcijske i protutlačne turbine kombiniraju funkcije prve dvije vrste turbina.

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

2) Nuklearne elektrane.

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

Razmotrimo dvije najčešće vrste reaktora u Rusiji.

1) RBMK reaktor.


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

RBMK jezgra. sl.13

sastoji se od vertikalnih grafitnih stupova 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 (sustav 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 uranovi peleti u zatvorenoj ljusci. Jasno je da upravo od njih dobivaju toplinsku energiju, koja se prenosi na nosač topline koji kontinuirano kruži odozdo prema gore pod visokim tlakom - običnom, ali vrlo dobro pročišćenom od nečistoća, vodom.

Voda, prolazeći kroz kanale za gorivo, djelomično isparava, mješavina pare i vode teče iz svih pojedinačnih kanala goriva u 2 separatorna bubnja, gdje se odvija odvajanje (odvajanje) pare od vode. Voda ponovno ulazi u reaktor uz pomoć cirkulacijskih 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 apsorbera neutrona bora koje se kreću u CPS kanalima. Vodeno hlađenje ovih kanala ide od vrha do dna.

Kao što vidite, reaktorsku posudu još nikad nisam spomenuo. Činjenica je da zapravo RBMK nema trup. Aktivna zona, o kojoj sam vam upravo rekao, smještena je u betonskom oknu, na vrhu je zatvorena poklopcem od 2000 tona.

Na slici je prikazana gornja biološka zaštita reaktora. Ali ne biste trebali 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, nalazi se otvor za komunikacijske kanale i potpuno uklonjene apsorberske šipke.

Između grafitnih stupova ostavljen je prostor za toplinsko širenje grafita. U ovom prostoru kruži mješavina plinova dušika i helija. Prema njegovom sastavu ocjenjuje se nepropusnost kanala za gorivo. Jezgra RBMK je dizajnirana da razbije više od 5 kanala, ako je više pod tlakom, poklopac reaktora će se skinuti i preostali kanali će se otvoriti. Takav razvoj događaja prouzročit će ponavljanje černobilske tragedije (ovdje ne mislim na samu katastrofu koju je napravio čovjek, već na njezine posljedice).

Razmotrite prednosti RBMK-a:

— Zahvaljujući kanalnoj regulaciji toplinske snage moguće je mijenjati gorive sklopove bez zaustavljanja reaktora. Svaki dan, obično, mijenjaju nekoliko skupština.

— Nizak tlak u MPC (višestruki prisilni cirkulacijski krug), što pridonosi blažem tijeku nesreća povezanih s njegovim smanjenjem tlaka.

— Nepostojanje tlačne posude reaktora koju je teško proizvesti.

Razmotrite nedostatke RBMK-a:

—Tijekom rada pronađeni su brojni pogrešni proračuni u geometriji jezgre, 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. elektrani Smolenske NE) su lišeni ovih nedostataka.

— Reaktor s jednom petljom. Odnosno, turbine se okreću parom dobivenom izravno u reaktoru. To znači da sadrži radioaktivne komponente. Ako turbina bude pod tlakom (a to se dogodilo u nuklearnoj elektrani u Černobilu 1993.), njezin će popravak biti jako kompliciran, a možda čak i nemoguć.

— Vijek trajanja reaktora određen je vijekom trajanja grafita (30-40 godina). Zatim dolazi do njezine degradacije, koja se očituje u njenom oticanju. Ovaj proces već izaziva ozbiljnu zabrinutost kod najstarije elektrane RBMK Leningrad-1, izgrađene 1973. (već ima 39 godina). Najvjerojatniji 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.

Općenito, možemo reći da je RBMK dobar reaktor za svoje vrijeme. Trenutno je donesena odluka da se blokovi s 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 tvornici i dovozi željeznicom, a zatim cestom do elektrane u izgradnji u potpuno gotovom obliku. Moderator je čista voda pod pritiskom. Reaktor se sastoji od 2 kruga: voda u primarnom krugu pod visokim tlakom 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 vrlo visokim pritiskom. Ispušna para se kondenzira u kondenzatoru i vraća se u generator pare. Shema s dva kruga ima značajne prednosti u odnosu na jednokružna:

Para koja ide u turbinu nije radioaktivna.

Snaga reaktora može se kontrolirati ne samo apsorberskim šipkama, već i otopinom borne kiseline, što reaktor čini stabilnijim.

Elementi primarnog kruga nalaze se vrlo blizu jedan drugome pa se mogu smjestiti u zajednički kontejner. U slučaju prekida u primarnom krugu, radioaktivni elementi će ući u kontejner i neće se ispuštati u okoliš. Osim toga, zaštitni sloj štiti reaktor od vanjskih utjecaja (na primjer, od pada malog zrakoplova ili eksplozije izvan perimetra stanice).

Reaktorom nije teško upravljati.

Tu su i nedostaci:

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

— Primarni krug je pod visokim tlakom, što bi potencijalno moglo uzrokovati veću nesreću s smanjenjem tlaka od RBMK-a.

— Reaktorsku posudu je vrlo teško transportirati od proizvodnog pogona do gradilišta NEK.

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 tlak vode nastaje izgradnjom brane, a kao posljedica koncentracije rijeke na određenom mjestu, odnosno derivacijom - prirodnim protokom vode. U nekim slučajevima, i brana i derivacija se koriste zajedno za postizanje potrebnog tlaka vode. HE imaju vrlo visoku fleksibilnost proizvedene energije, kao i nisku cijenu proizvedene električne energije. Ova značajka hidroelektrane dovela je do stvaranja druge vrste elektrane - crpne elektrane. Takve stanice mogu akumulirati proizvedenu električnu energiju i staviti je u uporabu 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 sustava i pumpaju vodu u posebno opremljene gornje bazene. Kada postoji potražnja (za vrijeme vršnih opterećenja), voda iz njih ulazi u tlačni cjevovod i pokreće turbine. PSPP obavljaju izuzetno važnu funkciju u elektroenergetskom sustavu (regulacija frekvencije), ali u našoj zemlji nisu u širokoj primjeni, jer. Kao rezultat toga, troše više energije nego što daju. Odnosno, stanica ove vrste je neprofitabilna za vlasnika. Na primjer, na Zagorskoj PSP, snaga hidrogeneratora u generatorskom režimu je 1200 MW, au načinu rada crpke - 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 osnovnom načinu rada.

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

1) CHPP na prirodni plin. Učinkovitost takvih stanica je vrlo visoka, a cijena goriva također je visoka, ali prirodni plin je jedna od „najčišćih“ vrsta goriva, a to je vrlo važno za ekologiju grada, unutar čijih granica toplinski elektrane se obično nalaze.

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

3) CCGT na prirodni plin. Najveća učinkovitost među termalnim stanicama, kao i mala količina potrošenog goriva, djelomično će riješiti problem toplinskog onečišćenja biosfere i ograničenih rezervi fosilnih goriva.

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

5) GRES. Trenutno takve postaje koriste prirodni plin kao gorivo. To je apsolutno besmisleno, budući da je s istim uspjehom moguće koristiti povezani naftni plin (APG) u pećima GRES-a ili spaljivati ​​ugljen, čije su rezerve ogromne u odnosu na rezerve prirodnog plina.

Ovim je završen prvi dio članka.

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

kombinirana toplana i elektrana (CHP)

CHP postrojenja su se najviše koristila u SSSR-u. Položeni su prvi toplinski cjevovodi iz elektrana u Lenjingradu i Moskvi (1924., 1928.). Od 30-ih godina. projektiranje i izgradnja termoelektrane kapaciteta 100-200 MW Krajem 1940. godine kapacitet svih aktivnih termoelektrana dostigao je 2 gwt, godišnja opskrba toplinom - 10 8 g j, a duljina toplinskih mreža (Vidi Toplinska mreža) - 650 km. Sredinom 70-ih. ukupna električna snaga TE je oko 60 gwt(ukupnim kapacitetom elektrana Termoelektrana 220 i termoelektrana Termoelektrana 180 gwt). Godišnja proizvodnja električne energije u CHPP doseže 330 milijardi kWh. kWh, oslobađanje topline - 4․10 9 G J; kapacitet pojedinih novih CHPP - 1,5-1,6 gwt sa satnim oslobađanjem topline do (1,6-2,0)․10 4 G J; specifična proizvodnja električne energije tijekom opskrbe 1 G J toplina - 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). Tako smanjena (u usporedbi s GRES-om) specifična potrošnja goriva objašnjava se kombiniranom proizvodnjom dvije vrste energije korištenjem topline ispušne pare. U SSSR-u termoelektrane štede do 25 milijuna T referentno gorivo godišnje (Toplana i elektrana 11% svih goriva koje se koriste za proizvodnju električne energije).

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

Lit.: Sokolov E. Ya., Opskrba toplinom i toplinske mreže, M., 1975; Ryzhkin V. Ya., Termoelektrane, M., 1976.

V. Ya. Ryzhkin.


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

Sinonimi:

Pogledajte što 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 doseže 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

    CENTAR TERMALNE ENERGIJE, i, za žene. Termoelektrana koja proizvodi električnu i toplinsku energiju (topla voda, para) (CHP). Objašnjavajući rječnik Ozhegova. SI. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949. 1992. ... Ozhegov objašnjavajući rječnik Velika politehnička enciklopedija

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

UVOD 4

1 CHP ELEKTRANE.. 5

1.1 Opće karakteristike. 5

1.2 Shematski dijagram CHP.. 10

1.3 Princip rada CHP. jedanaest

1.4 Potrošnja topline i učinkovitost CHP……………………………………………………………..15

2 USPOREDBA RUSKIH CHPPS SA STRANIM .. 17

2.1 Kina. 17

2.2 Japan. osamnaest

2.3 Indija. devetnaest

2.4 UK. dvadeset

ZAKLJUČAK. 22

LITERATURA.. 23


UVOD

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

Kombinirane toplinske i elektrane (CHP) su elektrane s kombiniranom proizvodnjom električne i toplinske energije. Karakterizira ih činjenica da se toplina svakog kilograma pare oduzete iz turbine dijelom koristi za proizvodnju električne energije, a potom i za potrošače pare i tople vode.

CHP je dizajnirana za centraliziranu opskrbu industrijskih poduzeća i gradova toplinskom i električnom energijom.

Tehnički i ekonomski opravdano planiranje proizvodnje u kogeneracijama omogućuje postizanje najviših operativnih performansi uz najnižu cijenu svih vrsta proizvodnih resursa, budući da se toplina pare "potrošena" u turbinama u kogeneracijama koristi za potrebe proizvodnje, grijanja i topline. opskrba vodom.


CHP ELEKTRANE

Kombinirana toplinska i elektrana - elektrana koja generira električnu energiju pretvaranjem kemijske energije goriva u mehaničku energiju rotacije osovine električnog generatora.

opće karakteristike

Termoelektrana - termoelektrana , generiranje ne samo električne energije, već i topline koja se isporučuje potrošačima u obliku pare i tople vode. Korištenje u praktične svrhe otpadne topline motora koji rotiraju električne generatore karakteristično je obilježje CHP-a i naziva se kogeneracija. Kombinirana proizvodnja dvije vrste energije pridonosi ekonomičnijoj upotrebi goriva u usporedbi s odvojenom proizvodnjom električne energije u kondenzacijskim elektranama i toplinske energije u lokalnim kotlovnicama. Zamjena lokalnih kotlovnica koje neracionalno troše gorivo i zagađuju atmosferu gradova i mjesta centraliziranim sustavom grijanja doprinosi ne samo značajnoj uštedi goriva, već i povećanju čistoće zračnog bazena , poboljšanje sanitarnog stanja naseljenih mjesta.

Početni izvor energije u TE je organsko gorivo (kod parnih i plinskoturbinskih TE) ili nuklearno gorivo (kod planiranih nuklearnih TE). Toplotne parne turbine koje rade na fosilna goriva (1976.) pretežno su raspoređene ( riža. jedan), koje su, uz kondenzacijske elektrane, glavni tip termoparnih turbinskih elektrana (TPES). Postoje CHP postrojenja industrijskog tipa - za opskrbu toplinom industrijskih poduzeća i tipa grijanja - za grijanje stambenih i javnih zgrada, kao i za opskrbu toplom vodom. Toplina iz industrijskih CHP postrojenja prenosi se na udaljenosti do nekoliko puta km(uglavnom u obliku topline pare), od zagrijavanja - na udaljenosti do 20-30 km(u obliku topline tople vode).

Glavna oprema parnoturbinskih CHPP su turbinske jedinice koje pretvaraju energiju radne tvari (pare) u električnu energiju, te kotlovske jedinice , stvaranje pare za turbine. Turbinski set se sastoji od parne turbine i sinkronog generatora. Parne turbine koje se koriste u CHP postrojenjima nazivaju se kombinirane toplinske i energetske turbine (CT). Među njima se razlikuje TT: s protutlakom, obično jednakim 0,7-1,5 Mn/m 2 (instaliran u CHPP koje opskrbljuju industrijska poduzeća parom); s kondenzacijom i ekstrakcijom pare pod tlakom 0,7-1,5 Mn/m 2 (za industrijske potrošače) i 0,05-0,25 Mn/m 2 (za kućne potrošače); s kondenzacijom i ekstrakcijom pare (grijanje) pod tlakom 0,05-0,25 Mn/m 2 .

Otpadna toplina iz protutlačnih CT-a može se u potpunosti iskoristiti. Međutim, električna snaga koju razvijaju takve turbine izravno ovisi o veličini toplinskog opterećenja, a u nedostatku potonjeg (kao što se, na primjer, događa ljeti u toplinskim elektranama), one ne proizvode električnu energiju. Stoga se CT s protutlakom koriste samo ako postoji dovoljno ujednačeno toplinsko opterećenje za cijelo vrijeme rada CHP-a (odnosno uglavnom kod industrijskih CHP).

Kod dizalica topline s kondenzacijom i ekstrakcijom pare za opskrbu toplinom potrošača koristi se samo ekstrakcijska para, a toplina toka kondenzacijske pare se u kondenzatoru predaje rashladnoj vodi i gubi. Da bi se smanjili gubici topline, takvi bi CT-ovi trebali raditi većinu vremena prema "toplinskom" rasporedu, odnosno s minimalnim "ventilacijskim" prolazom pare u kondenzator. U SSSR-u su razvijene i izgrađene HE s kondenzacijom i ekstrakcijom pare, u kojima je predviđeno korištenje kondenzacijske topline: takve HE u uvjetima dovoljnog toplinskog opterećenja mogu raditi kao TS s protutlakom. CT s kondenzacijom i ekstrakcijom pare pretežno se koriste u TE kao univerzalni u pogledu mogućih načina rada. Njihova upotreba omogućuje vam gotovo neovisno podešavanje toplinskih i električnih opterećenja; u određenom slučaju, sa smanjenim toplinskim opterećenjima ili u njihovoj odsutnosti, CHP postrojenje može raditi po "električnom" rasporedu, s potrebnom, punom ili gotovo punom električnom snagom.

Električna snaga grijaćih turbinskih jedinica (Za razliku od kondenzacijskih jedinica) poželjno je birati ne prema danoj ljestvici snage, već prema količini svježe pare koju oni troše. Stoga su u SSSR-u velike kogeneracijske turbinske jedinice objedinjene upravo prema ovom parametru. Tako turbinske jedinice R-100 s protutlakom, PT-135 s industrijskim i toplinskim odvodima i T-175 s odvodima grijanja imaju isti protok žive pare (oko 750 T/h), ali različite električne snage (odnosno 100, 135 i 175 MW). Kotlovi koji proizvode paru za takve turbine imaju isti kapacitet (oko 800 T/h). Takvo objedinjavanje omogućuje korištenje turbinskih jedinica različitih tipova s ​​istom toplinskom opremom kotlova i turbina u jednoj CHPP. U SSSR-u su kotlovske jedinice koje su radile u TE za različite namjene također bile objedinjene. Dakle, kotlovske jedinice s kapacitetom pare od 1000 T/h koristi se za opskrbu parom kao kondenzacijske turbine za 300 MW, i najveći TT na svijetu sa 250 MW.

Toplinsko opterećenje kod toplana CHP je neravnomjerno tijekom cijele godine. Kako bi se smanjili troškovi glavne energetske opreme, dio topline (40-50%) tijekom razdoblja povećanog opterećenja potrošačima se isporučuje iz vršnih kotlova za toplu vodu. Udio topline koju oslobađa glavna energetska oprema pri najvećem opterećenju određuje vrijednost koeficijenta opskrbe toplinom CHP (obično jednak 0,5-0,6). Slično, moguće je pokriti vrhove toplinskog (parnog) industrijskog opterećenja (oko 10-20% maksimalnog) s niskotlačnim vršnim parnim kotlovima. Otpuštanje topline može se provesti prema dvije sheme ( riža. 2). S otvorenim krugom, para iz turbina šalje se izravno potrošačima. Kod zatvorenog kruga toplina se dovodi do rashladne tekućine (para, voda) koja se prenosi do potrošača kroz izmjenjivače topline (para i para-voda). Izbor sheme u velikoj je mjeri određen vodnim režimom CHPP.

Termoelektrane koriste kruta, tekuća ili plinovita goriva. Zbog veće blizine termoelektrana naseljenim mjestima, koriste vrijednije gorivo, manje zagađujući atmosferu krutim emisijama – loživo ulje i plin – šire (u usporedbi s državnom područnom elektranom). Za zaštitu zračnog bazena od onečišćenja čvrstim česticama koriste se kolektori pepela (kao u državnoj elektrani). , za disperziju u atmosferi čvrstih čestica, sumpornih i dušikovih oksida, dimnjaci se izgrađuju do 200-250 m. CHP postrojenja izgrađena u blizini potrošača topline obično su odvojena od izvora vodoopskrbe na znatnoj udaljenosti. Stoga većina termoelektrana koristi cirkulacijski vodoopskrbni sustav s umjetnim hladnjacima - rashladnim tornjevima. Opskrba direktnom vodom u CHP postrojenjima je rijetka.

U plinskoturbinskim CHP postrojenjima plinske turbine se koriste za pogon električnih generatora. Opskrba potrošača toplinom vrši se zbog topline oduzete od hlađenja zraka komprimiranog kompresorima plinskoturbinskog postrojenja, te topline plinova koji se odvode u turbini. Kombinirane elektrane (opremljene parnim turbinskim i plinskim turbinskim jedinicama) i nuklearne elektrane također mogu raditi kao CHPP.

Riža. 1. Opći prikaz termoelektrane.

Riža. 2. Najjednostavnije sheme kombiniranih termoelektrana s raznim turbinama i raznim shemama otpuštanja pare: a - turbina s protutlakom i ekstrakcijom pare, oslobađanje topline - prema otvorenoj shemi; b - kondenzacijska turbina s ekstrakcijom pare, opskrba toplinom - prema otvorenim i zatvorenim shemama; PC - parni kotao; PP - pregrijač; PT - parna turbina; G - električni generator; K - kondenzator; P - regulirano odvođenje pare proizvodnje za tehnološke potrebe industrije; T - podesivo odvođenje topline za grijanje; TP - potrošač topline; IZ - opterećenje grijanja; KN i PN - pumpe za kondenzat i napajanje; LDPE i HDPE - grijači visokog i niskog tlaka; D - odzračivač; PB - spremnik napojne vode; SP - grijač mreže; CH - mrežna pumpa.

Shematski dijagram CHP

Riža. 3. Shematski dijagram CHP.

Za razliku od CPP-a, CHP proizvodi i distribuira potrošačima ne samo električnu, već i toplinsku energiju u obliku tople vode i pare.

Za opskrbu toplom vodom koriste se mrežni grijači (bojleri) u kojima se voda zagrijava parom iz odvoda topline turbine do potrebne temperature. Voda u mrežnim grijačima naziva se mreža. Nakon hlađenja kod potrošača, mrežna voda se ponovno pumpa do grijača mreže. Kondenzat kotla se pumpa u odzračivač.

Paru danu u proizvodnju potrošači biljaka koriste u različite svrhe. Priroda ove uporabe ovisi o mogućnosti povrata proizvodnog kondenzata u KA CHPP. Kondenzat koji se vraća iz proizvodnje, ako njegova kvaliteta zadovoljava standarde proizvodnje, šalje se u odzračivač pumpom koja je postavljena iza sabirnog spremnika. Inače se šalje u WLU na odgovarajuću obradu (desalinizaciju, omekšavanje, uklanjanje željeza itd.).

CHP je obično opremljen svemirskim brodom s bubnjem. Iz ovih letjelica manji dio kotlovske vode ispušta se puhanjem u ekspander za kontinuirano ispuhivanje, a zatim se kroz izmjenjivač topline ispušta u odvod. Ispuštena voda naziva se voda za pročišćavanje. Para dobivena u ekspanderu obično se šalje u deaerator.

Princip rada CHP-a

Razmotrimo osnovnu tehnološku shemu CHPP (slika 4), koja karakterizira sastav njegovih dijelova, opći slijed tehnoloških procesa.

Riža. 4. Shematski dijagram CHP postrojenja.

Struktura CHPP uključuje ekonomičnost goriva (TF) i uređaje za njegovu pripremu prije izgaranja (PT). Ekonomija goriva uključuje uređaje za prihvat i istovar, transportne mehanizme, skladišta goriva, uređaje za preliminarnu pripremu goriva (postrojenja za drobljenje).

Produkti izgaranja goriva - dimni plinovi usisavaju se dimovodima (DS) i ispuštaju kroz dimnjake (DTR) u atmosferu. Negorivi dio krutih goriva ispada u peći u obliku troske (Sh), a značajan dio u obliku sitnih čestica odnosi se s dimnim plinovima. Radi zaštite atmosfere od ispuštanja letećeg pepela, ispred dimovoda se postavljaju kolektori pepela (AS). Troska i pepeo obično se odvoze na deponije pepela. Zrak neophodan za izgaranje dovode se u komoru za izgaranje pomoću ventilatora. Usisivači dima, dimnjak, ventilatori sačinjavaju instalaciju promaje stanice (TDU).

Gore navedene dionice čine jedan od glavnih tehnoloških putova - put gorivo-plin-zrak.

Drugi najvažniji tehnološki put parnoturbinske elektrane je parno-vodeni, uključujući parovodni dio generatora pare, toplinski stroj (TD), uglavnom parnu turbinu, kondenzatorsku jedinicu, uključujući kondenzator ( K) i kondenzatna pumpa (KN), tehnički vodoopskrbni sustav (TV) s pumpama rashladne vode (NOV), postrojenje za pročišćavanje vode i napajanje, uključujući obradu vode (VO), visokotlačne i niskotlačne grijače (HPV i HDPE), napojne pumpe (PN), kao i cjevovodi za paru i vodu.

U sustavu puta gorivo-plin-zrak, kemijski vezana energija goriva tijekom izgaranja u komori za izgaranje oslobađa se u obliku toplinske energije koja se prenosi zračenjem i konvekcijom kroz metalne stijenke cijevnog sustava parogeneratora do vode. a iz vode nastala para. Toplinska energija pare se u turbini pretvara u kinetičku energiju strujanja koja se prenosi na rotor turbine. Mehanička energija vrtnje rotora turbine spojenog na rotor elektrogeneratora (EG) pretvara se u energiju električne struje koja se, umanjena za vlastitu potrošnju, odvodi do električnog potrošača.

Toplina radnog fluida koji je radio u turbinama može se iskoristiti za potrebe vanjskih potrošača topline (TP).

Potrošnja topline javlja se u sljedećim područjima:

1. Potrošnja u tehnološke svrhe;

2. Potrošnja za grijanje i ventilaciju stambenih, javnih i industrijskih zgrada;

3. Potrošnja za ostale potrebe kućanstva.

Raspored tehnološke potrošnje topline ovisi o karakteristikama proizvodnje, načinu rada itd. Sezonalnost potrošnje u ovom slučaju javlja se samo u relativno rijetkim slučajevima. U većini industrijskih poduzeća razlika između zimske i ljetne potrošnje topline u tehnološke svrhe je neznatna. Mala razlika se dobiva samo u slučaju korištenja dijela procesne pare za grijanje, kao i zbog povećanja gubitka topline zimi.

Za potrošače topline, na temelju brojnih operativnih podataka, postavljaju se energetski pokazatelji, t.j. norme količine topline utrošene raznim vrstama proizvodnje po jedinici proizvodnje.

Drugu skupinu potrošača, opskrbljenih toplinom za potrebe grijanja i ventilacije, karakterizira značajna ujednačenost potrošnje topline tijekom dana i oštra neravnomjernost potrošnje topline tijekom cijele godine: od nule ljeti do maksimuma zimi.

Toplinska snaga grijanja izravno ovisi o vanjskoj temperaturi, t.j. od klimatskih i meteoroloških čimbenika.

Kada se toplina oslobađa iz postrojenja, para i topla voda zagrijane u mrežnim grijačima parom iz turbinskih ekstrakcija mogu poslužiti kao nositelji topline. Pitanje odabira jednog ili drugog rashladnog sredstva i njegovih parametara odlučuje se na temelju zahtjeva proizvodne tehnologije. U nekim slučajevima, niskotlačna para koja se koristi u proizvodnji (na primjer, nakon parnih čekića) koristi se za potrebe grijanja i ventilacije. Ponekad se para koristi za zagrijavanje industrijskih zgrada kako bi se izbjegla ugradnja zasebnog sustava grijanja tople vode.

Otpuštanje pare u stranu za potrebe grijanja očito je neprikladno, jer se potrebe za grijanjem mogu lako zadovoljiti toplom vodom, ostavljajući sav kondenzat pare za grijanje na stanici.

Puštanje tople vode u tehnološke svrhe je relativno rijetko. Potrošači tople vode su samo industrije koje je koriste za toplo pranje i druge slične procese, a onečišćena voda se više ne vraća u postaju.

Topla voda za potrebe grijanja i ventilacije zagrijava se u stanici u mrežnim grijačima parom od reguliranog tlaka ekstrakcije od 1,17-2,45 bara. Pri tom tlaku voda se zagrijava na temperaturu od 100-120.

Međutim, pri niskim vanjskim temperaturama oslobađanje velike količine topline pri takvoj temperaturi vode postaje nepraktično, budući da se količina vode koja cirkulira u mreži, a time i potrošnja energije za njeno crpljenje, značajno povećava. Stoga se uz glavne grijače koji se napajaju parom iz kontrolirane ekstrakcije ugrađuju vršni grijači, kojima se ogrjevna para s tlakom od 5,85-7,85 bara dovodi iz višetlačne ekstrakcije ili izravno iz kotlova preko redukcijsko-hlađene jedinice. .

Što je viša početna temperatura vode, to je manja potrošnja energije za pogon mrežnih crpki, kao i promjer toplinskih cijevi. Trenutno se u vršnim grijačima voda najčešće zagrijava na temperaturu od 150 °C od potrošača, a kod čisto grijanja obično ima temperaturu od oko 70 °C.

1.4. Potrošnja topline i učinkovitost CHP

Kombinirane toplinske i elektrane ispuštaju električnu energiju i toplinu potrošačima s parom koja je iscrpljena u turbini. U Sovjetskom Savezu uobičajeno je raspodijeliti troškove topline i goriva između ove dvije vrste energije:

2) za proizvodnju i oslobađanje topline:

, (3.3)
, (3.3a)

gdje - potrošnja topline za vanjskog potrošača; - opskrba toplinom potrošača; h t je učinkovitost opskrbe toplinom turbinskog postrojenja, uzimajući u obzir gubitke topline tijekom njenog oslobađanja (u mrežnim grijačima, parovodima itd.); h t = 0,98¸0,99.

Ukupna potrošnja topline za turbinsko postrojenje P tu se sastoji od toplinskog ekvivalenta unutarnje snage turbine 3600 N i, potrošnja topline za vanjskog potrošača P t i gubitak topline u kondenzatoru turbine P j. Opća jednadžba za toplinsku ravnotežu kogeneracijskog turbinskog postrojenja ima oblik

Za CHP u cjelini, uzimajući u obzir učinkovitost parnog kotla h p.k i učinkovitost transporta topline h tr dobivamo:

; (3.6)
. (3.6a)

Vrijednost je u osnovi određena vrijednošću vrijednost-vrijednost.

Proizvodnja električne energije korištenjem otpadne topline značajno povećava učinkovitost proizvodnje električne energije u kogeneracijskim elektranama u odnosu na CPP i dovodi do značajnih ušteda goriva u zemlji.

Prvi dio zaključak

Dakle, termoelektrana nije izvor većeg onečišćenja lokacijskog područja. Tehnički i ekonomski opravdano planiranje proizvodnje u kogeneracijskim elektranama omogućuje postizanje najviših operativnih performansi uz najnižu cijenu svih vrsta proizvodnih resursa, budući da se u kogeneracijskim elektranama toplina “potrošene” pare u turbinama koristi za potrebe proizvodnje, grijanja i opskrba toplom vodom

USPOREDBA RUSKIH CHPPS SA STRANIM

Najveći svjetski proizvođači električne energije su Sjedinjene Američke Države, Kina, koje proizvode 20% svjetske proizvodnje, te Japan, Rusija i Indija, koje su 4 puta inferiorne u odnosu na njih.

Kina

Kineska će potrošnja energije do 2030., prema prognozi ExxonMobila, više nego udvostručiti. Općenito, udio Kine do tada će činiti oko 1/3 globalnog povećanja potražnje za električnom energijom. Ova se dinamika, prema ExxonMobilu, bitno razlikuje od situacije u SAD-u, gdje je prognoza rasta potražnje vrlo umjerena.

Trenutno je struktura kineskih proizvodnih kapaciteta sljedeća. Oko 80% električne energije proizvedene u Kini osiguravaju termoelektrane na ugljen, što je povezano s prisutnošću velikih ležišta ugljena u zemlji. 15% osiguravaju hidroelektrane, 2% nuklearne elektrane i po 1% loživo ulje, termoelektrane na plin i druge elektrane (vjetar i sl.). Što se tiče prognoza, u bliskoj budućnosti (2020.) uloga ugljena u kineskom energetskom sektoru će ostati dominantna, ali će udio nuklearne energije (do 13%) i udio prirodnog plina (do 7%) 1 značajno povećati, čija će upotreba značajno poboljšati ekološku situaciju u gradovima Kine koji se brzo razvijaju.

Japan

Ukupna instalirana snaga elektrana u Japanu doseže 241,5 milijuna kW. Od toga, 60% su termoelektrane (uključujući termoelektrane na plin - 25%, loživo ulje - 19%, ugljen - 16%). Nuklearne elektrane čine 20%, hidroelektrane 19% ukupnih proizvodnih kapaciteta. U Japanu postoji 55 termoelektrana instalirane snage preko 1 milijun kW. Najveći od njih su plin: Kawagoe(Chubu Electric) - 4,8 milijuna kW, higashi(Tohoku Electric) - 4,6 milijuna kW, Kashima na naftu (Tokyo Electric) - 4,4 milijuna kW i Hekinan na ugljen (Chubu Electric) - 4,1 milijun kW.

Tablica 1 - Proizvodnja električne energije u termoelektranama prema IEEJ-Institute of Energy Economics, Japan (Institute of Energy Economics, Japan)

Indija

Oko 70% električne energije koja se troši u Indiji proizvodi termoelektrane. Program elektrifikacije koji su usvojile vlasti u zemlji pretvorio je Indiju u jedno od najatraktivnijih tržišta za ulaganja i promicanje inženjerskih usluga. Proteklih godina Republika je poduzela dosljedne korake za stvaranje punopravne i pouzdane elektroenergetske industrije. Iskustvo Indije je značajno po tome što se u zemlji koja pati od nedostatka ugljikovodičnih sirovina aktivno provodi razvoj alternativnih izvora energije. Značajka potrošnje električne energije u Indiji, koju su primijetili ekonomisti Svjetske banke, jest da je rast potrošnje kućanstava ozbiljno ograničen nedostatkom pristupa električnoj energiji za gotovo 40% stanovnika (prema drugim izvorima, pristup električnoj energiji je ograničen za 43 % urbanih stanovnika i 55% stanovnika sela). Još jedna bolest lokalne elektroprivrede je nepouzdanost opskrbe. Nestanak struje je uobičajena situacija čak iu velikim godinama i industrijskim središtima zemlje.

Prema podacima Međunarodne energetske agencije, s obzirom na trenutnu gospodarsku stvarnost, Indija je jedna od rijetkih zemalja u kojoj se u dogledno vrijeme očekuje stalni porast potrošnje električne energije. Ekonomija ove zemlje, druga u svijetu po broju stanovnika, jedna je od najbrže rastućih. Tijekom posljednja dva desetljeća prosječni godišnji rast BDP-a iznosio je 5,5%. U financijskoj godini 2007/08, prema Središnjoj statističkoj organizaciji Indije, BDP je dosegao 1.059,9 milijardi dolara, što je zemlju učinilo 12. najvećim gospodarstvom na svijetu. U strukturi BDP-a dominiraju usluge (55,9%), zatim industrija (26,6%) i poljoprivreda (17,5%). Istovremeno, prema neslužbenim podacima, u srpnju ove godine u zemlji je postavljen svojevrsni petogodišnji rekord - potražnja za električnom energijom premašila je ponudu za 13,8%.

Više od 50% indijske električne energije proizvodi termoelektrane na ugljen. Indija je i treći najveći svjetski proizvođač ugljena i treći najveći svjetski potrošač ovog resursa, dok je i dalje neto izvoznik ugljena. Ova vrsta goriva ostaje najvažnija i najekonomičnija za indijsku energetsku industriju, gdje do četvrtine stanovništva živi ispod granice siromaštva.

Velika Britanija

Danas u Velikoj Britaniji elektrane na ugljen proizvode oko trećinu električne energije koja je zemlji potrebna. Takve elektrane ispuštaju milijune tona stakleničkih plinova i čestica otrovnih čestica u atmosferu, pa ekolozi neprestano pozivaju vladu da odmah zatvori te elektrane. No, problem je u tome što nema čime nadoknaditi taj dio električne energije koju proizvode termoelektrane.

Zaključak za drugi dio

Dakle, Rusija je inferiorna u odnosu na najveće svjetske proizvođačke električne energije, Sjedinjene Američke Države i Kinu, koje proizvode po 20% svjetske proizvodnje, te je u rangu s Japanom i Indijom.

ZAKLJUČAK

Ovaj esej opisuje tipove kombiniranih toplinskih i elektrana. Razmatra se shematski dijagram, namjena elemenata konstrukcije i opis njihovog rada. Utvrđena je glavna učinkovitost stanice.


©2015-2019 stranica
Sva prava pripadaju njihovim autorima. Ova stranica ne tvrdi autorstvo, ali omogućuje besplatno korištenje.
Datum izrade stranice: 08.08.2016

Opskrba stanovništva toplinskom i električnom energijom jedna je od glavnih zadaća države. Osim toga, bez proizvodnje električne energije nemoguće je zamisliti razvijenu proizvodnu i prerađivačku industriju, bez koje u načelu ne može postojati gospodarstvo zemlje.

Jedan od načina rješavanja problema nestašice energije je izgradnja termoelektrane. Dešifriranje ovog pojma je prilično jednostavno: riječ je o takozvanoj kombiniranoj termoelektrani, koja je jedna od najčešćih vrsta termoelektrana. Kod nas su vrlo česti, jer rade na organska fosilna goriva (ugljen), čije karakteristike podliježu vrlo skromnim zahtjevima.

Osobitosti

To je CHP. Dešifriranje koncepta vam je već poznato. Ali koje su značajke ove vrste elektrane? Uostalom, nije slučajno da su izdvojeni u posebnu kategoriju!?

Činjenica je da oni ne proizvode samo električnu energiju, već i toplinu, koja se isporučuje potrošačima u obliku tople vode i pare. Treba napomenuti da je električna energija nusproizvod, budući da para koja se dovodi u sustave grijanja najprije rotira turbine generatora. Kombinacija dvaju poduzeća (kotlovnica i elektrana) je dobra jer je moguće značajno smanjiti potrošnju goriva.

Međutim, to također dovodi do prilično beznačajnog "područja distribucije" CHP-a. Dekodiranje je jednostavno: budući da se iz stanice ne isporučuje samo struja, koja se može transportirati tisućama kilometara uz minimalne gubitke, već i grijana rashladna tekućina, ne mogu se nalaziti na znatnoj udaljenosti od naselja. Ne čudi da su gotovo sve termoelektrane izgrađene u neposrednoj blizini gradova, čiji stanovnici griju i rasvjetljavaju.

Ekološki značaj

Zbog činjenice da je tijekom izgradnje takve elektrane moguće riješiti mnoge stare gradske kotlovnice, koje imaju izrazito negativnu ulogu u ekološkom stanju područja (ogromna količina čađe), čistoću zraka u gradu se ponekad može povećati za red veličine. Osim toga, nove termoelektrane omogućuju uklanjanje gomila smeća na gradskim smetlištima.

Najnovija oprema za čišćenje omogućuje učinkovito čišćenje emisije, a energetska učinkovitost takvog rješenja pokazuje se iznimno visokom. Tako je oslobađanje energije izgaranjem tone nafte identično njenom volumenu koji se oslobađa pri recikliranju dvije tone plastike. I ovo "dobro" bit će dovoljno za desetljeća koja dolaze!

Izgradnja CHP-a najčešće uključuje korištenje fosilnih goriva, kao što smo već spomenuli gore. Međutim, posljednjih godina planira se stvoriti koji će se montirati u uvjetima teško dostupnih regija krajnjeg sjevera. Budući da je opskrba gorivom tamo iznimno otežana, nuklearna energija je jedini pouzdan i trajan izvor energije.

Kakvi su oni?

Postoje termoelektrane (čije su fotografije u članku) industrijske i "kućanstvo", grijanje. Kao što možete pretpostaviti iz imena, industrijske elektrane osiguravaju električnu i toplinsku energiju velikim proizvodnim poduzećima.

Često se grade u fazi izgradnje postrojenja, čineći s njim jedinstvenu infrastrukturu. U skladu s tim, "domaće" sorte se grade u blizini spavaćih četvrti grada. U industriji se prenosi u obliku vruće pare (ne više od 4-5 km), u slučaju grijanja - s toplom vodom (20-30 km).

Informacije o opremi stanice

Glavna oprema ovih poduzeća su turbinske jedinice koje pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju i kotlovi odgovorni za proizvodnju pare, koja rotira zamašnjake generatora. Turbinska jedinica uključuje i samu turbinu i sinkroni generator. Cijevi s protutlakom od 0,7–1,5 MN/m2 ugrađuju se u one CHP postrojenja koja opskrbljuju industrijske objekte toplinom i energijom. Modeli s tlakom od 0,05-0,25 MN/m2 služe za opskrbu domaćih potrošača.

Pitanja učinkovitosti

U principu, sva proizvedena toplina može se u potpunosti iskoristiti. To je samo količina električne energije koja se proizvodi u CHP-u (dekodiranje ovog pojma već znate) izravno ovisi o toplinskom opterećenju. Jednostavno, u proljeće i ljeto njegova proizvodnja pada gotovo na nulu. Dakle, protutlačne instalacije služe samo za opskrbu industrijskih kapaciteta, u kojima je vrijednost potrošnje manje-više ujednačena tijekom cijelog razdoblja.

Kondenzacijske jedinice

U ovom slučaju za opskrbu potrošača toplinom koristi se samo takozvana "para za uklanjanje", a sva ostala toplina često se jednostavno gubi, raspršujući se u okoliš. Kako bi se smanjili gubici energije, takva CHP postrojenja moraju raditi s minimalnim izlazom topline na kondenzacijsku jedinicu.

Međutim, još od vremena SSSR-a izgrađene su takve elektrane u kojima je hibridni način rada strukturno osiguran: mogu raditi kao konvencionalne kondenzacijske CHP elektrane, ali njihov turbinski generator u potpunosti omogućuje rad u protutlačnom režimu.

Univerzalne sorte

Nije iznenađujuće da su upravo instalacije s kondenzacijom pare dobile maksimalnu distribuciju zbog svoje svestranosti. Dakle, samo oni omogućuju gotovo neovisnu regulaciju električnog i toplinskog opterećenja. Čak i ako se uopće ne očekuje toplinsko opterećenje (u slučaju posebno vrućeg ljeta), stanovništvo će se opskrbljivati ​​električnom energijom prema prethodnom rasporedu (Zapadna CHPP u St. Petersburgu).

"Termalni" tipovi CHP-a

Kao što već možete razumjeti, proizvodnja topline u takvim elektranama je izrazito neujednačena tijekom cijele godine. U idealnom slučaju, oko 50% tople vode ili pare koristi se za grijanje potrošača, a ostatak rashladne tekućine koristi se za proizvodnju električne energije. Ovako radi Jugozapadna kogeneracija u sjevernoj prijestolnici.

Otpuštanje topline u većini slučajeva provodi se prema dvije sheme. Ako se koristi otvorena verzija, tada vruća para iz turbina ide izravno do potrošača. Ako je odabrana zatvorena shema rada, rashladna tekućina se dovodi nakon prolaska kroz izmjenjivače topline. Izbor sheme određuje se na temelju mnogih čimbenika. Prije svega, u obzir se uzima udaljenost od objekta opskrbljenog toplinskom i električnom energijom, stanovništvo i godišnje doba. Dakle, Yugo-Zapadnaya CHPP u St. Petersburgu radi po zatvorenoj shemi, jer pruža veću učinkovitost.

Karakteristike korištenog goriva

Mogu se koristiti krute, tekuće i Budući da se termoelektrane često grade u neposrednoj blizini velikih naselja i gradova, često je potrebno koristiti dosta vrijedne vrste iste, plin i loživo ulje. Korištenje ugljena i smeća kao takvog u našoj je zemlji prilično ograničeno, budući da sve stanice nemaju modernu učinkovitu opremu za pročišćavanje zraka.

Za čišćenje ispušnih plinova iz instalacija koriste se posebni hvatači čestica. Kako bi raspršili čvrste čestice u dovoljno visokim slojevima atmosfere, grade cijevi visoke 200-250 metara. U pravilu, sve kombinirane toplinske i elektrane (CHP) nalaze se na dovoljno velikoj udaljenosti od izvora vodoopskrbe (rijeke i akumulacije). Stoga se koriste umjetni sustavi, koji uključuju rashladne tornjeve. Opskrba vodom izravnog toka iznimno je rijetka, u vrlo specifičnim uvjetima.

Značajke benzinskih postaja

Termoelektrane na plin se izdvajaju. Opskrba toplinom potrošača ne obavlja se samo zbog energije koja nastaje tijekom izgaranja, već i zbog iskorištavanja topline plinova koji nastaju u ovom slučaju. Učinkovitost takvih instalacija je iznimno visoka. U nekim slučajevima nuklearne elektrane se mogu koristiti i kao CHP. To je osobito uobičajeno u nekim arapskim zemljama.

Tamo te stanice imaju dvije uloge odjednom: opskrbljuju stanovništvo strujom i tehničkom vodom, budući da istovremeno obavljaju funkcije.A sada pogledajmo glavne termoelektrane u našoj zemlji i susjednim zemljama.

Yugo-Zapadnaya, Sankt Peterburg

U našoj zemlji poznata je TE Zapadnaya, koja se nalazi u Sankt Peterburgu. Registriran kao OAO Yugo-Zapadnaya CHPP. Izgradnja ovog modernog objekta imala je nekoliko funkcija odjednom:

  • Naknada za veliki nedostatak toplinske energije, koji je spriječio intenziviranje programa stanogradnje.
  • Poboljšanje pouzdanosti i energetske učinkovitosti gradskog sustava u cjelini, budući da je Sankt Peterburg imao problema s tim aspektom. CHP je dopušteno djelomično riješiti ovaj problem.

Ali ova postaja poznata je i po tome što je jedna od prvih u Rusiji koja je ispunila najstrože ekološke zahtjeve. Gradska vlast je za novo poduzeće dodijelila površinu od više od 20 hektara. Činjenica je da je za izgradnju dodijeljeno rezervno područje koje je preostalo iz okruga Kirovsky. U tim dijelovima se nalazio stari kolektor pepela iz TE-14, te samim tim prostor nije bio pogodan za stambenu izgradnju, ali je bio izuzetno dobro lociran.

Lansiranje je održano krajem 2010. godine, a na svečanosti je nazočilo gotovo cijelo vodstvo grada. Puštene su u rad dvije najnovije automatske kotlovnice.

Murmansk

Grad Murmansk poznat je kao baza naše flote na Baltičkom moru. Ali karakterizira ga i iznimna ozbiljnost klimatskih uvjeta, što nameće određene zahtjeve njegovom energetskom sustavu. Nije iznenađujuće da je Murmansk CHPP po mnogočemu potpuno jedinstven tehnički objekt, čak i na nacionalnoj razini.

Puštena je u rad 1934. godine i od tada nastavlja redovito opskrbljivati ​​stanovnike grada toplinskom i električnom energijom. Međutim, u prvih pet godina Murmanska TE je bila obična elektrana. Prvih 1150 metara toplovoda postavljeno je tek 1939. godine. Poanta je pokrenuta hidroelektrana Nizhne-Tulomskaya, koja je gotovo u potpunosti pokrila potrebe grada za električnom energijom, pa je stoga postalo moguće osloboditi dio toplinske energije za grijanje gradskih kuća.

Stanicu odlikuje činjenica da radi u uravnoteženom režimu tijekom cijele godine, budući da su joj toplinski i "energetski" učinci približno jednaki. Međutim, tijekom polarne noći termoelektrana u nekim vršnim trenucima počinje koristiti većinu goriva upravo za proizvodnju električne energije.

Novopolotsk kolodvor, Bjelorusija

Projektiranje i izgradnja ovog objekta započela je u kolovozu 1957. godine. Nova TE Novopolotsk trebala je riješiti problem ne samo opskrbe grada toplinom, već i opskrbe električnom energijom rafinerije nafte u izgradnji na istom području. U ožujku 1958. projekt je konačno potpisan, odobren i odobren.

Prva faza puštena je u rad 1966. godine. Drugi je lansiran 1977. godine. Istodobno je po prvi put modernizirana Novopolotsk CHPP, njezin vršni kapacitet povećan je na 505 MW, a nešto kasnije položena je treća faza izgradnje, završena 1982. godine. Godine 1994. stanica je prebačena na ukapljeni prirodni plin.

Do danas je u modernizaciju poduzeća već uloženo oko 50 milijuna američkih dolara. Zahvaljujući tako impresivnoj novčanoj injekciji, poduzeće je ne samo u potpunosti pretvoreno na plin, već je dobilo i ogromnu količinu potpuno nove opreme, koja će stanici omogućiti da služi desetljećima koja dolaze.

zaključke

Začudo, ali danas su zastarjele CHPP one koje su uistinu univerzalne i obećavajuće stanice. Koristeći moderne neutralizatore i filtere, moguće je zagrijati vodu spaljivanjem gotovo cjelokupnog smeća koje naselje proizvede. Time se postiže trostruka korist:

  • Odlagališta otpada su istovarena i očišćena.
  • Grad dobiva jeftinu struju.
  • Problem s grijanjem je riješen.

Osim toga, u obalnim područjima sasvim je moguće graditi termoelektrane koje će istovremeno biti i desalinizacija morske vode. Takva tekućina je sasvim prikladna za navodnjavanje, za stočarske komplekse i industrijska poduzeća. Jednom riječju, prava tehnologija budućnosti!

Suvremeni svijet zahtijeva ogromnu količinu energije (električne i toplinske) koja se proizvodi u elektranama raznih vrsta.

Čovjek je naučio izvlačiti energiju iz nekoliko izvora (ugljikovodično gorivo, nuklearni resursi, padajuća voda, vjetar itd.) Međutim, do danas su termo i nuklearne elektrane ostale najpopularnije i najučinkovitije, o čemu će biti riječi.

Što 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 znanstvenici činili su u isto vrijeme - 40-ih godina prošlog stoljeća. Pedesetih godina prošlog stoljeća „mirni atom“ postaje stvarnost, a u mnogim zemljama svijeta počinju graditi nuklearne elektrane.

Središnji čvor svake nuklearne elektrane je nuklearna instalacija u kojoj se odvija reakcija. Tijekom 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 stvara električnu energiju.

U svijetu ne jenjavaju sporovi o svrsishodnosti korištenja nuklearne energije za proizvodnju električne energije. Pobornici 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 iznimno opasne, a njihov rad, a posebno zbrinjavanje istrošenog goriva, povezani su s velikim troškovima.

Što je TES?

Termoelektrane su najtradicionalniji i najrašireniji tip elektrana na svijetu. Termoelektrane (kako je ova kratica) proizvode električnu energiju izgaranjem ugljikovodičnih goriva - plina, ugljena, loživog 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.

Kod nekih CHPP ne postoji faza prijenosa topline na rashladnu tekućinu (vodu). Koriste plinskoturbinska postrojenja, u kojima se turbina okreće plinovima dobivenim izravno izgaranjem goriva.

Značajna prednost TE je dostupnost i relativna jeftinost goriva. No termoelektrane imaju i nedostatke. To je prije svega ekološka prijetnja okolišu. Kada se gorivo sagorijeva, velika količina štetnih tvari ispušta se u atmosferu. Kako bi termoelektrane bile sigurnije, koriste se brojne metode, uključujući: obogaćivanje goriva, ugradnju posebnih filtera koji hvataju štetne spojeve, korištenje recirkulacije dimnih plinova itd.

Što je CHP?

Sam naziv ovog objekta podsjeća na prethodni, a zapravo kogeneracije, kao i termoelektrane, pretvaraju toplinsku energiju izgorjelog goriva. No, osim električne energije, termoelektrane (što znači CHP) opskrbljuju potrošače toplinom. CHP postrojenja posebno su relevantna u hladnim klimatskim zonama, gdje je potrebno opskrbiti toplinom stambene i industrijske zgrade. Zato u Rusiji ima toliko termoelektrana, gdje se tradicionalno koristi centralno grijanje i vodoopskrba gradova.

Po principu rada kogeneracije se svrstavaju u kondenzacijske elektrane, no 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 učinkovitije od konvencionalnih termoelektrana jer omogućuju maksimalno korištenje primljene energije. Uostalom, nakon rotacije električnog generatora, para ostaje vruća, a ta se energija može koristiti za grijanje.

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