Šilumos stotys. Kombinuota šilumos ir elektros jėgainė (CHP)

Elektros energija jau seniai įžengė į mūsų gyvenimą. Netgi graikų filosofas Talis VII amžiuje prieš Kristų atrado, kad gintaras, nešiojamas prieš vilną, pradeda traukti daiktus. Tačiau ilgą laiką niekas į šį faktą nekreipė dėmesio. Tik 1600 metais pirmą kartą pasirodė terminas „Elektra“, o 1650 metais Otto von Guericke sukūrė elektrostatinę mašiną sieros rutulio pavidalu, pritvirtintą ant metalinio strypo, leidžiantį stebėti ne tik traukos, bet ir atstūmimo poveikį. . Tai buvo pirmoji paprasčiausia elektrostatinė mašina.

Nuo to laiko praėjo daug metų, tačiau ir šiandien, terabaitų informacijos pripildytame pasaulyje, kai gali sužinoti viską, kas tave domina, daugeliui lieka paslaptis, kaip gaminama elektra, kaip ji tiekiama į namus, biurą. , įmonė...

Šiuos procesus nagrinėsime keliomis dalimis.

I dalis. Elektros energijos gamyba.

Iš kur atsiranda elektros energija? Ši energija atsiranda iš kitų energijos rūšių – šiluminės, mechaninės, branduolinės, cheminės ir daugelio kitų. Pramoniniu mastu elektros energija gaunama elektrinėse. Apsvarstykite tik labiausiai paplitusius elektrinių tipus.

1) Šiluminės elektrinės. Šiandien juos galima derinti su vienu terminu – GRES (Valstybės rajono elektrinė). Žinoma, šiandien šis terminas prarado pirminę prasmę, tačiau jis neišnyko amžinybėn, o liko su mumis.

Šiluminės elektrinės skirstomos į keletą potipių:

A) Kondensacinė elektrinė (CES) – šiluminė elektrinė, gaminanti tik elektros energiją, šio tipo elektrinė pavadinta dėl veikimo principo ypatumų.

Veikimo principas: Oras ir kuras (dujinis, skystas arba kietas) tiekiami į katilą siurblių pagalba. Pasirodo, kuro ir oro mišinys, kuris dega katilo krosnyje, išskirdamas didžiulį šilumos kiekį. Tokiu atveju vanduo teka per vamzdžių sistemą, esančią katilo viduje. Išsiskyrusi šiluma perduodama šiam vandeniui, o jo temperatūra pakyla ir užvirinama. Katile gauti garai grįžta atgal į katilą, kad perkaistų virš vandens virimo temperatūros (esant tam tikram slėgiui), tada garo vamzdynais patenka į garo turbiną, kurioje veikia garai. Tuo pačiu metu jis plečiasi, mažėja jo temperatūra ir slėgis. Taigi potenciali garo energija perduodama turbinai, o tai reiškia, kad ji virsta kinetine energija. Turbina savo ruožtu varo trifazio generatoriaus rotorių, kuris yra ant to paties veleno su turbina ir gamina energiją.

Pažvelkime atidžiau į kai kuriuos IES elementus.

Garo turbina.

Vandens garų srautas per kreipiamąsias mentes patenka į išlenktas mentes, pritvirtintas aplink rotoriaus perimetrą, ir, veikdamas jas, varo rotorių į sukimąsi. Kaip matote, tarp menčių eilių yra tarpai. Taip yra todėl, kad šis rotorius yra pašalintas iš korpuso. Menčių eilės taip pat yra įmontuotos į korpusą, tačiau jos yra nejudančios ir padeda sukurti norimą garų kritimo kampą ant judančių peilių.

Kondensacinės garo turbinos naudojamos siekiant kuo daugiau garo šilumos paversti mechaniniu darbu. Jie veikia su išmetamųjų dujų išmetimu (išmetimu) į kondensatorių, kuriame palaikomas vakuumas.

Turbina ir generatorius, esantys ant to paties veleno, vadinami turbinos generatoriumi. Trifazis kintamosios srovės generatorius (sinchroninė mašina).

Tai susideda iš:

Kuris pakelia įtampą iki standartinės reikšmės (35-110-220-330-500-750 kV). Tokiu atveju stipriai sumažėja srovė (pavyzdžiui, įtampai padidėjus 2 kartus, srovė sumažėja 4 kartus), o tai leidžia perduoti energiją dideliais atstumais. Reikėtų pažymėti, kad kai kalbame apie įtampos klasę, turime omenyje linijinę (fazinę-fazę) įtampą.

Generatoriaus generuojama aktyvioji galia reguliuojama keičiant energijos nešiklio kiekį, o rotoriaus apvijoje keičiasi srovė. Norint padidinti išėjimo aktyviąją galią, reikia padidinti garo tiekimą į turbiną, o srovė rotoriaus apvijoje padidės. Nereikia pamiršti, kad generatorius yra sinchroninis, o tai reiškia, kad jo dažnis visada yra lygus elektros srovės dažniui, o energijos nešiklio parametrų pokyčiai neturės įtakos jo sukimosi dažniui.

Be to, generatorius taip pat generuoja reaktyviąją galią. Juo galima reguliuoti išėjimo įtampą nedidelėmis ribomis (t.y. nėra pagrindinė įtampos reguliavimo priemonė elektros sistemoje). Tai veikia taip. Kai rotoriaus apvija per daug sužadinama, t.y. kai įtampa ant rotoriaus viršija vardinę vertę, į elektros sistemą tiekiamas reaktyviosios galios „perteklius“, o kai rotoriaus apvija per mažai sužadinama, reaktyviąją galią suvartoja generatorius.

Taigi, kintamoje srovėje kalbame apie bendrą galią (matuojama voltais - VA), kuri yra lygi aktyviosios (matuojama vatais - W) ir reaktyviosios (matuojama voltais amperais reaktyviosios) sumos kvadratinei šaknims. - VAR) galios.

Rezervuare esantis vanduo pašalina šilumą iš kondensatoriaus. Tačiau šiems tikslams dažnai naudojami purškiami baseinai.

arba aušinimo bokštai. Aušinimo bokštai yra bokštai 8 pav

arba ventiliatorius 9 pav

Aušinimo bokštai yra išdėstyti beveik taip pat, tik tas skirtumas, kad vanduo teka radiatoriais, perduoda jiems šilumą, o juos jau vėsina priverstinis oras. Tokiu atveju dalis vandens išgaruoja ir nunešama į atmosferą.
Tokios elektrinės naudingumo koeficientas neviršija 30 proc.

B) Dujų turbininė jėgainė.

Dujų turbininėje elektrinėje turbinos generatorius varomas ne garais, o tiesiogiai dujomis, gaunamomis deginant kurą. Tokiu atveju galima naudoti tik gamtines dujas, antraip turbina greitai išstos iš stovės dėl užteršimo degimo produktais. Efektyvumas esant maksimaliai apkrovai 25-33 %

Daug didesnį efektyvumą (iki 60%) galima gauti derinant garo ir dujų ciklus. Tokie įrenginiai vadinami kombinuoto ciklo įrenginiais. Vietoj įprasto katilo juose sumontuotas atliekinės šilumos katilas, kuris neturi savo degiklių. Jis gauna šilumą iš dujų turbinos išmetamųjų dujų. Šiuo metu CCGT aktyviai diegiami į mūsų gyvenimą, tačiau kol kas Rusijoje jų nėra daug.

V) Kombinuotosios šilumos ir elektrinės (ilgą laiką jos tapo neatsiejama didžiųjų miestų dalimi). 11 pav

CHP sukurta kaip kondensacinė jėgainė (CES). Šio tipo jėgainės ypatumas yra tas, kad ji vienu metu gali gaminti tiek šiluminę, tiek elektros energiją. Priklausomai nuo garo turbinos tipo, yra įvairių garo ištraukimo būdų, kurie leidžia iš jos ištraukti skirtingų parametrų garą. Tokiu atveju dalis garų arba visi garai (priklausomai nuo turbinos tipo) patenka į tinklo šildytuvą, atiduoda jam šilumą ir ten kondensuojasi. Šildymo turbinos leidžia reguliuoti garo kiekį šiluminiams ar pramoniniams poreikiams, o tai leidžia CHPP veikti keliais režimais pagal apkrovą:

šiluminis – elektros energijos gamyba visiškai priklauso nuo garo gamybos pramonės ar centralizuoto šildymo reikmėms.

elektrinis - elektros apkrova nepriklauso nuo šilumos. Be to, kogeneracinės elektrinės gali veikti visiškai kondensaciniu režimu. To gali prireikti, pavyzdžiui, vasarą smarkiai pritrūkus aktyviosios galios. Toks režimas yra nepalankus kogeneracinėms elektrinėms, nes efektyvumas žymiai sumažėja.

Vienalaikis elektros ir šilumos gamyba (kogeneracija) yra pelningas procesas, kurio metu žymiai padidinamas elektrinės efektyvumas. Taigi, pavyzdžiui, apskaičiuotas IES efektyvumas yra ne didesnis kaip 30%, o kogeneracinės - apie 80%. Be to, kogeneracija gali sumažinti tuščiosios eigos šiluminę emisiją, o tai turi teigiamą poveikį vietovės, kurioje yra kogeneracinė jėgainė, ekologijai (palyginti su tuo, jei būtų tokio paties galingumo CES).

Pažvelkime į garo turbiną iš arčiau.

Kogeneracinės garo turbinos apima turbinas su:

Nugaros spaudimas;

Reguliuojamas garų ištraukimas;

Pagal pasirinkimą ir atgalinį slėgį.

Priešslėgio turbinos dirba su garų išmetimu ne į kondensatorių, kaip IES, o į tinklo šildytuvą, tai yra visi garai, kurie ėjo per turbiną, patenka į šildymo poreikius. Tokių turbinų konstrukcija turi reikšmingą trūkumą: elektros apkrovos grafikas visiškai priklauso nuo šilumos apkrovos grafiko, tai yra, tokie įrenginiai negali dalyvauti reguliuojant srovės dažnį elektros sistemoje.

Turbinose su kontroliuojamu garo ištraukimu jo reikiamas kiekis ištraukiamas tarpiniais etapais, garo ištraukimui parenkant tokius etapus, kurie šiuo atveju tinka. Šio tipo turbinos nepriklauso nuo šiluminės apkrovos, o aktyviosios išėjimo galios reguliavimą galima reguliuoti plačiame diapazone nei CHP su priešslėgiu.

Ištraukimo ir priešslėgio turbinos sujungia pirmųjų dviejų tipų turbinų funkcijas.

Kogeneracinių elektrinių šiluminės turbinos ne visada gali pakeisti šilumos apkrovą per trumpą laiką. Norint padengti apkrovos smailes, o kartais ir padidinti elektros galią perjungiant turbinas į kondensacinį režimą, kogeneracinėse elektrinėse įrengiami piko karšto vandens katilai.

2) Atominės elektrinės.

Šiuo metu Rusijoje yra 3 tipų reaktorių gamyklos. Bendras jų veikimo principas yra maždaug panašus į IES darbą (senais laikais AE buvo vadinamos GRES). Esminis skirtumas slypi tik tame, kad šiluminė energija gaunama ne iškastinio kuro katiluose, o branduoliniuose reaktoriuose.

Apsvarstykite du labiausiai paplitusius reaktorių tipus Rusijoje.

1) RBMK reaktorius.

Išskirtinis šio reaktoriaus bruožas yra tas, kad turbinai sukantis garas gaunamas tiesiai reaktoriaus aktyvioje zonoje.

RBMK šerdis. 13 pav

susideda iš vertikalių grafito kolonų, kuriose yra išilginės skylės, su įterptais vamzdžiais iš cirkonio lydinio ir nerūdijančio plieno. Grafitas veikia kaip neutronų moderatorius. Visi kanalai skirstomi į kuro ir CPS kanalus (valdymo ir apsaugos sistema). Jie turi skirtingas aušinimo grandines. Į kuro kanalus įkišama kasetė (kuro mazgas - kuro mazgas) su strypais (kuro strypas - kuro elementas), kurios viduje yra urano granulės sandariame apvalkale. Aišku, kad būtent iš jų gaunama šilumos energija, kuri perkeliama į aušinimo skystį, nuolat cirkuliuojantį iš apačios į viršų esant aukštam slėgiui – įprastam, bet labai gerai išvalytam nuo priemaišų vandeniui.

Kuro kanalais einantis vanduo dalinai išgaruoja, garo-vandens mišinys iš visų atskirų kuro kanalų teka į 2 būgninius separatorius, kuriuose vyksta garų atskyrimas (atskyrimas) nuo vandens. Vanduo vėl patenka į reaktorių cirkuliacinių siurblių pagalba (tik 4 vienai kilpai), o garas per garo linijas patenka į 2 turbinas. Tada garai kondensuojami kondensatoriuje, virsta vandeniu, kuris grįžta atgal į reaktorių.

Reaktoriaus šiluminė galia valdoma tik boro neutronų sugėrimo strypų pagalba, kurie juda CPS kanalais. Šiuos kanalus aušinantis vanduo eina iš viršaus į apačią.

Kaip matote, aš niekada nieko nesakiau apie reaktoriaus indą. Faktas yra tas, kad iš tikrųjų RBMK neturi kūno. Aktyvioji zona, apie kurią ką tik sakiau, dedama į betoninę šachtą, iš viršaus uždaryta 2000 tonų sveriančiu dangčiu.

Paveikslėlyje parodytas viršutinis reaktoriaus biologinis skydas. Tačiau nesitikėkite, kad pakėlus vieną iš blokų bus galima pamatyti geltonai žalią aktyviosios zonos gerklę, Nr. Pats dangtis yra daug žemiau, o virš jo, erdvėje iki viršutinės biologinės apsaugos, yra kanalų komunikacijų ir visiškai nuimtų amortizatorių strypų tarpas.

Tarp grafito kolonų paliekama erdvė grafito šiluminiam plėtimuisi. Šioje erdvėje cirkuliuoja azoto ir helio dujų mišinys. Jo sudėtis naudojama vertinant kuro kanalų sandarumą. RBMK aktyvioji zona skirta ne daugiau kaip 5 kanalų plyšimui, jei slėgis dar labiau sumažėja, nulūš reaktoriaus dangtis ir atsidarys likę kanalai. Tokia įvykių raida sukels Černobylio tragedijos pasikartojimą (čia turiu omenyje ne pačią žmogaus sukeltą nelaimę, o jos pasekmes).

Apsvarstykite RBMK pranašumus:

—Kanalinis šiluminės galios reguliavimo dėka galima keisti kuro rinkles neišjungiant reaktoriaus. Paprastai kiekvieną dieną keičiami keli mazgai.

-Žemas slėgis MCC (keleto priverstinės cirkuliacijos grandinėje), kuris prisideda prie nelaimingų atsitikimų, susijusių su jo slėgio mažinimo, eiga.

- Sudėtingos reaktoriaus indo gamybos trūkumas.

Apsvarstykite RBMK trūkumus:

-Eksploatacijos metu buvo aptikta daugybė branduolio geometrijos klaidų, kurių negalima visiškai pašalinti veikiančiuose 1-osios ir 2-osios kartos energijos blokuose (Leningradas, Kurskas, Černobylis, Smolenskas). 3-iosios kartos RBMK jėgos agregatai (tai yra vienas - Smolensko AE 3-ajame energijos bloke) neturi šių trūkumų.

– Reaktorius yra vienos kilpos. Tai yra, turbinas varo garai, gaminami tiesiai reaktoriuje. Tai reiškia, kad jame yra radioaktyvių komponentų. Jei turbinoje bus sumažintas slėgis (o taip buvo Černobylio atominėje elektrinėje 1993 m.), jos remontas bus labai komplikuotas, o gal net neįmanomas.

- Reaktoriaus tarnavimo laiką lemia grafito tarnavimo laikas (30-40 metų). Tada ateina jo degradacija, kuri pasireiškia jos patinimu. Šis procesas jau kelia rimtą susirūpinimą seniausiame RBMK energetiniame bloke Leningrad-1, pastatytame 1973 metais (jam jau 39 metai). Labiausiai tikėtina išeitis iš situacijos – n-ojo kanalų skaičiaus slopinimas, siekiant sumažinti grafito šiluminį plėtimąsi.

— Grafito sulėtintuvas yra degi medžiaga.

– Dėl daugybės vožtuvų reaktorius sunkiai valdomas.

- 1-oje ir 2-oje kartoje yra nestabilumas dirbant mažais pajėgumais.

Apskritai galime pasakyti, kad RBMK yra geras reaktorius savo laikui. Šiuo metu nuspręsta nestatyti jėgainių su tokio tipo reaktoriais.

2) VVER reaktorius.

RBMK dabar keičia VVER. Jis turi didelių pranašumų prieš RBMK.

Šerdis yra visiškai patalpintas labai tvirtame pastate, kuris gaminamas gamykloje ir gabenamas geležinkeliu, o paskui keliais į statomą energijos bloką visiškai užbaigtas. Lėtiklis yra grynas suslėgtas vanduo. Reaktorius susideda iš 2 kontūrų: vanduo pirminiame kontūre esant aukštam slėgiui aušina kuro rinkles, perduodamas šilumą į 2 kontūrą naudojant garo generatorių (atlieka šilumokaičio funkciją tarp 2 izoliuotų grandinių). Jame antrinės grandinės vanduo užverda, virsta garais ir patenka į turbiną. Pirmoje grandinėje vanduo neužverda, nes yra labai aukšto slėgio. Atliekos garai kondensuojasi kondensatoriuje ir grįžta atgal į garų generatorių. Dvigubos grandinės grandinė turi didelių pranašumų, palyginti su vienos grandinės grandine:

Į turbiną einantys garai nėra radioaktyvūs.

Reaktoriaus galią galima reguliuoti ne tik absorberiniais strypais, bet ir boro rūgšties tirpalu, todėl reaktorius tampa stabilesnis.

Pirminės grandinės elementai yra labai arti vienas kito, todėl juos galima įdėti į bendrą apsauginį apvalkalą. Pirminės grandinės plyšimų atveju radioaktyvūs elementai pateks į izoliaciją ir nepateks į aplinką. Be to, izoliacija apsaugo reaktorių nuo išorinių poveikių (pavyzdžiui, nuo mažo orlaivio kritimo ar sprogimo už stoties perimetro).

Reaktoriui valdyti nėra sunku.

Taip pat yra trūkumų:

- Priešingai nei RBMK, reaktoriui veikiant kuro keisti negalima. jis yra bendrame pastate, o ne atskiruose kanaluose, kaip RBMK. Kuro papildymo laikas dažniausiai sutampa su esamu remonto laiku, o tai sumažina šio faktoriaus įtaką ICUF (naudojamos instaliuotos galios koeficientas).

— Pirminėje grandinėje veikia didelis slėgis, todėl gali įvykti didesnis gedimo mastas nei RBMK.

—Reaktoriaus korpusą labai sunku transportuoti iš gamyklos į AE statybų aikštelę.

Na, mes išnagrinėjome šiluminių elektrinių darbą, dabar svarstysime darbus

Hidroelektrinės veikimo principas yra gana paprastas. Hidraulinių konstrukcijų grandinė užtikrina reikiamą vandens, patenkančio į hidraulinės turbinos mentes, slėgį, kuris varo elektrą gaminančius generatorius.

Reikalingas vandens slėgis susidaro pastačius užtvanką, o kaip upės susikaupimo tam tikroje vietoje padarinys arba išvedimo būdu - natūraliai vandens tėkmei. Kai kuriais atvejais, norint gauti reikiamą vandens slėgį, kartu naudojama ir užtvanka, ir darinys. Hidroelektrinės pasižymi labai dideliu generuojamos galios manevringumu, taip pat maža pagamintos elektros savikaina. Ši hidroelektrinės savybė paskatino sukurti kito tipo elektrinę – hidroakumuliacinę elektrinę. Tokios stotys gali sukaupti pagamintą elektros energiją ir pradėti ją eksploatuoti didžiausios apkrovos metu. Tokių elektrinių veikimo principas yra toks: tam tikru metu (dažniausiai naktį) HAE hidroelektriniai blokai dirba kaip siurbliai, vartodami elektros energiją iš elektros sistemos ir pumpuoja vandenį į specialiai įrengtus viršutinius baseinus. Atsiradus poreikiui (apkrovos piko metu), vanduo iš jų patenka į slėginį vamzdyną ir varo turbiną. Siurblinės-akumuliacinės elektrinės atlieka itin svarbią funkciją energetikos sistemoje (dažnio reguliavimo), tačiau mūsų šalyje jos nėra plačiai naudojamos, nes dėl to jie sunaudoja daugiau energijos nei išduoda. Tai yra, tokio tipo stotis savininkui yra nuostolinga. Pavyzdžiui, Zagorskaja HAE hidrogeneratorių galia generatoriaus režimu yra 1200 MW, o siurbimo režimu - 1320 MW. Tačiau tokio tipo elektrinės geriausiai tinka sparčiai didinti arba mažinti generuojamą galią, todėl jas pravartu statyti šalia, pavyzdžiui, atominių elektrinių, nes pastarosios veikia baziniu režimu.

Mes tiksliai ištyrėme, kaip gaminama elektros energija. Pats metas užduoti sau rimtą klausimą: „O kokio tipo stotys geriausiai atitinka visus šiuolaikinius patikimumo, ekologiškumo reikalavimus, o be to dar turės mažą energijos kainą? Kiekvienas į šį klausimą atsakys skirtingai. Štai mano „geriausių iš geriausių“ sąrašas.

1) Gamtinių dujų kogeneracinė jėgainė. Tokių stočių efektyvumas yra labai didelis, o kuro kaina taip pat didelė, tačiau gamtinės dujos yra viena iš „švariausių“ kuro rūšių, o tai labai svarbu miesto ekologijai, kurios ribose dažniausiai yra kogeneracinės elektrinės. esančios.

2) HPP ir PSP. Privalumai prieš šilumines elektrines yra akivaizdūs, nes tokio tipo elektrinės neteršia atmosferos ir gamina „pigiausią“ energiją, kuri, be visko, yra atsinaujinantis išteklius.

3) CCGT įrenginys su gamtinėmis dujomis. Didžiausias efektyvumas tarp šiluminių elektrinių, taip pat nedidelis suvartojamo kuro kiekis iš dalies išspręs biosferos šiluminės taršos ir ribotų iškastinio kuro atsargų problemą.

4) AE. Įprastai eksploatuojant atominė elektrinė į aplinką išmeta 3-5 kartus mažiau radioaktyviųjų medžiagų nei tokios pat galios šiluminė elektrinė, todėl dalinis šiluminių elektrinių pakeitimas branduolinėmis yra visiškai pagrįstas.

5) Valstybinė rajono elektrinė. Šiuo metu tokiose stotyse kaip kuras naudojamos gamtinės dujos. Tai visiškai beprasmiška, nes su tokia pačia sėkme valstybinės rajono elektrinės krosnyse galima panaudoti asocijuotas naftos dujas (APG) arba deginti anglį, kurių atsargos yra milžiniškos, palyginti su gamtinių dujų atsargomis. .

Tuo baigiama pirmoji straipsnio dalis.

Medžiagą paruošė:
Pietvakarių valstybinio universiteto ES-11b grupės studentas Agibalovas Sergejus.

Kombinuota elektrinė (CHP)

Labiausiai paplitusios šiluminės elektrinės yra SSRS. Pirmieji šilumos vamzdynai buvo nutiesti iš Leningrado ir Maskvos elektrinių (1924, 1928). Nuo 30-ųjų. 100-200 galingumo termofikacinės elektrinės projektavimas ir statyba Mw. 1940 m. pabaigoje visų veikiančių termofikacinių elektrinių pajėgumai pasiekė 2 GW, metinis šilumos tiekimas - 10 8 Hj, ir šilumos tinklų ilgis (Žr. Šilumos tinklai) - 650 km. 70-ųjų viduryje. bendra kogeneracinės elektrinės elektrinė galia yra apie 60 Gw(su bendra jėgainių galia termofikacinė elektrinė 220 ir šiluminės elektrinės kombinuota elektrinė 180 Gw). Kogeneracinėje elektrinėje per metus pagaminama elektros energija siekia 330 mlrd. kWh,šilumos tiekimas - 4․10 9 Gj; atskirų naujų kogeneracinių elektrinių galia - 1,5-1,6 Gw su valandiniu šilumos išsiskyrimu iki (1,6-2,0) ․10 4 Gj; specifinė energijos gamyba tiekimo metu 1 Gj karštis - 150-160 kWh. Specifinės lygiaverčio kuro sąnaudos gamybai 1 kWh elektra vidutiniškai 290 G(valstybinėje rajono elektrinėje – 370 G); mažiausios vidutinės metinės savitosios ekvivalentinio kuro sąnaudos kogeneracinėje elektrinėje yra apie 200 g / kWh(geriausiu atveju GRES - apie 300 g / kWh). Tokios mažesnės (lyginant su GRES) specifinės degalų sąnaudos paaiškinamos kombinuota dviejų rūšių energijos gamyba naudojant išmetamųjų garų šilumą. SSRS šiluminės elektrinės leidžia sutaupyti iki 25 mln. T lygiavertį kurą per metus (kombinuota šiluma ir elektrinė 11 proc. viso elektrai gaminti naudojamo kuro).

CHP yra pagrindinė centralizuoto šildymo sistemos gamybos grandis. Šiluminės elektrinės statyba yra viena iš pagrindinių SSRS ir kitų socialistinių šalių energetikos ūkio plėtros krypčių. Kapitalistinėse šalyse termofikacinės elektrinės yra riboto paskirstymo (daugiausia pramoninės kogeneracinės elektrinės).

Lit .: Sokolov E. Ya., Šildymas ir šilumos tinklai, M., 1975; Ryzhkin V. Ya., Šiluminės elektrinės, M., 1976 m.

V. Ya. Ryžkinas.

Didžioji sovietinė enciklopedija. - M .: sovietinė enciklopedija. 1969-1978 .

Pažiūrėkite, kas yra „Sujungta šiluma ir galia“ kituose žodynuose:

- (CHP), garo turbininė šiluminė elektrinė, kuri gamina ir tiekia vartotojams vienu metu 2 energijos rūšis: elektros ir šiluminę (karšto vandens, garo pavidalu). Rusijoje atskirų termofikacinių elektrinių galia siekia 1,5 1,6 GW su valandinėmis atostogomis ... ... Šiuolaikinė enciklopedija

- (CHP, termofikacinė elektrinė), šiluminė elektrinė, gaminanti ne tik elektros energiją, bet ir šilumą, kuri vartotojams tiekiama garo ir karšto vandens pavidalu ... Didysis enciklopedinis žodynas

TEPLOELEKTROCENTRALIS, i, žmonos. Šiluminė elektrinė, gaminanti elektrą ir šilumą (karštą vandenį, garą) (CHP). Ožegovo aiškinamasis žodynas. S.I. Ožegovas, N. Yu. Švedova. 1949 1992... Ožegovo aiškinamasis žodynas Didžioji politechnikos enciklopedija

CHP 26 (Yuzhnaya CHP) Maskvoje ... Vikipedija

ĮVADAS 4

1 ŠILDYMAS CENTRINIS .. 5

1.1 Bendrosios charakteristikos. 5

1.2 CHPP schema .. 10

1.3 CHP veikimo principas. vienuolika

1.4 Kogeneracinės elektrinės šilumos suvartojimas ir efektyvumas …………………………………………………… ..15

2 RUSIJOS CHEP PALYGINIMAS SU UŽSIENIOMIS .. 17

2.1 Kinija. 17

2.2 Japonija. aštuoniolika

2.3 Indija. 19

2.4 Didžioji Britanija. dvidešimt

IŠVADA. 22

NUORODOS .. 23

ĮVADAS

CHP yra pagrindinė centralizuoto šildymo sistemos gamybos grandis. Šiluminės elektrinės statyba yra viena iš pagrindinių SSRS ir kitų socialistinių šalių energetikos ūkio plėtros krypčių. Kapitalistinėse šalyse termofikacinės elektrinės yra riboto paskirstymo (daugiausia pramoninės kogeneracinės elektrinės).

Kombinuotosios šilumos ir elektrinės (CHP) – elektrinės, gaminančios kombinuotą elektros ir šilumos energiją. Jie pasižymi tuo, kad kiekvieno iš turbinos paimamo garo kilogramo šiluma iš dalies panaudojama elektros energijai gaminti, o vėliau – garo ir karšto vandens vartotojams.

Kogeneracinė elektrinė skirta pramonės įmonėms ir miestams centralizuotai tiekti šiluma ir elektra.

Techniškai ir ekonomiškai pagrįstas gamybos planavimas CHPP leidžia pasiekti aukščiausius eksploatacinius rodiklius su minimaliomis visų rūšių gamybos išteklių sąnaudomis, nes kogeneracijoje turbinose „išleidžiama“ garo šiluma naudojama gamybai, šildymui ir karšto vandens tiekimui.

ŠILDYMAS CENTRINIS

Kombinuota elektrinė – elektrinė, kuri gamina elektros energiją kuro cheminę energiją paverčiant mechanine elektros generatoriaus veleno sukimosi energija.

bendrosios charakteristikos

Kombinuota elektrinė – šiluminė elektrinė , gaminanti ne tik elektros energiją, bet ir vartotojams tiekiamą šilumą garo ir karšto vandens pavidalu. Variklių, kurie suka elektros generatorius, atliekinės šilumos panaudojimas praktiniais tikslais yra išskirtinis CHP bruožas ir vadinamas Teplofikatsiya. Kombinuota dviejų rūšių energijos gamyba prisideda prie ekonomiškesnio kuro naudojimo, palyginti su atskira elektros energijos gamyba kondensacinėse elektrinėse ir šilumos energijos gamyba vietinėse katilinėse. Vietinių katilinių, eikvojančių kurą ir teršiančių miestų ir miestelių atmosferą, pakeitimas centralizuota šildymo sistema prisideda ne tik prie kuro taupymo, bet ir prie oro baseino švaros didinimo. , gyvenamųjų vietovių sanitarinės būklės gerinimas.

Pradinis energijos šaltinis kogeneracinėse elektrinėse yra iškastinis kuras (garo turbinose ir dujų turbininėse CHE) arba branduolinis kuras (planuojamose branduolinėse CHE). (1976) garo turbinos kogeneracinės elektrinės, naudojantys organinį kurą ( ryžių. 1), kurios kartu su kondensacinėmis elektrinėmis yra pagrindinis šiluminių garo turbininių elektrinių (TPPP) tipas. Išskirkite pramoninio tipo kogeneracines elektrines - šiluma tiekti pramonės įmonėms, o šildymo tipo - gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų šildymui, taip pat karšto vandens tiekimui. Pramoninių kogeneracinių elektrinių šiluma perduodama kelių atstumu km(daugiausia garų šilumos pavidalu), nuo kaitinimo - iki 20-30 atstumu km(karšto vandens šilumos pavidalu).

Pagrindinė garo turbininių kogeneracinių elektrinių įranga yra turbininiai agregatai, paverčiantys darbinės medžiagos (garų) energiją į elektros energiją, ir katiliniai agregatai. , garo generavimas turbinoms. Turbinos bloką sudaro garo turbina ir sinchroninis generatorius. Kogeneracinėse jėgainėse naudojamos garo turbinos vadinamos kogeneracinėmis turbinomis (CT). Tarp jų išsiskiria TT: su priešslėgiu, paprastai lygus 0,7-1,5 Mn /m 2 (įrengtas prie šiluminių elektrinių, tiekiančių garą pramonės įmonėms); su kondensacija ir garų ištraukimu esant slėgiui 0,7-1,5 Mn /m 2 (pramonės vartotojams) ir 0,05-0,25 Mn/m 2 (buitiniams vartotojams); su kondensacija ir garų ištraukimu (šildymu) esant 0,05-0,25 slėgiui Mn /m 2 .

Atliekinė priešslėgio TT šiluma gali būti visiškai panaudota. Tačiau tokių turbinų išvystyta elektros galia tiesiogiai priklauso nuo šilumos apkrovos dydžio, o nesant pastarosios (kaip, pavyzdžiui, vasarą būna šildomose kogeneracinėse elektrinėse), jos negamina elektros energijos. Todėl priešslėginiai KT naudojami tik esant pakankamai vienodai šilumos apkrovai, kuri yra numatyta per visą kogeneracinės elektrinės eksploatavimo laiką (tai yra daugiausia pramoninėse CHE).

TT su kondensacijos ir garo ištraukimu šilumai vartotojams tiekti naudojamas tik ištraukimo garas, o kondensacinio garo srauto šiluma grąžinama į aušinimo vandenį kondensatoriuje ir prarandama. Kad sumažintų šilumos nuostolius, toks TT didžiąją laiko dalį turėtų veikti pagal "šiluminį" grafiką, tai yra su minimaliu "vėdinimo" garo patekimu į kondensatorių. SSRS buvo sukurti ir pastatyti TT su kondensaciniu ir garo ištraukimu, kuriuose numatytas kondensacinės šilumos panaudojimas: tokie TT pakankamos šilumos apkrovos sąlygomis gali dirbti kaip TT su priešslėgiu. TT su kondensatu ir garų ištraukimu kogeneracinėse elektrinėse dominuoja kaip universalūs galimų darbo režimų požiūriu. Jų naudojimas leidžia praktiškai savarankiškai reguliuoti šilumines ir elektrines apkrovas; konkrečiu atveju, esant sumažintoms šiluminėms apkrovoms arba jų nesant, kogeneracinė elektrinė gali veikti pagal „elektros“ grafiką, su reikiama visa arba beveik visa elektros galia.

Kogeneracinių turbinų agregatų elektros galia (priešingai nei kondensacinių) parenkama ne pagal duotą galios skalę, o pagal jų suvartojamo šviežio garo kiekį. Todėl SSRS pagal šį parametrą unifikuojami dideli kogeneraciniai turbinų blokai. Taigi turbininiai blokai R-100 su priešslėgiu, PT-135 su pramoniniu ir šildymo ištraukimu ir T-175 su šildomu ištraukimu sunaudoja tiek pat šviežio garo (apie 750). T/h), bet skirtinga elektros galia (atitinkamai 100, 135 ir 175 MW). Tokioms turbinoms garą gaminantys katilai turi vienodą galią (apie 800 T/h). Šis sujungimas leidžia naudoti įvairių tipų turbininius blokus su ta pačia šildymo įranga katilams ir turbinoms vienoje CHPP. SSRS taip pat buvo suvienodinti įvairios paskirties elektrinėse naudojami katilų blokai. Taigi, katilų blokai, kurių garo talpa yra 1000 T/h naudojamas garui tiekti kaip kondensacinės turbinos 300 MW, ir didžiausias pasaulyje TT už 250 MW.

Šildymo kogeneracinių elektrinių šilumos apkrova nevienoda ištisus metus. Siekiant sumažinti pagrindinių elektros įrenginių savikainą, dalis šilumos (40-50%) padidintos apkrovos laikotarpiu vartotojams tiekiama iš piko karšto vandens katilų. Pagrindinių elektros įrenginių tiekiamos šilumos dalis esant didžiausiai apkrovai lemia termofikacinės elektrinės centralizuoto šilumos tiekimo koeficiento reikšmę (dažniausiai lygi 0,5-0,6). Taip pat šiluminės (garo) pramoninės apkrovos pikus (apie 10-20% maksimalios) galima padengti žemo slėgio piko garo katilais. Šilumos išleidimas gali būti atliekamas pagal dvi schemas ( ryžių. 2). Atviroje grandinėje garai iš turbinų nukreipiami tiesiai į vartotojus. Uždaroje grandinėje šiluma tiekiama į šilumnešį (garą, vandenį), perduodamą vartotojams per šilumokaičius (garas-garas ir garas-vanduo). Schemos pasirinkimą daugiausia lemia kogeneracinės elektrinės vandens režimas.

CHP jėgainėse naudojamas kietasis, skystasis arba dujinis kuras. Kogeneracinės elektrinės dėl didesnio artumo prie apgyvendintų vietovių plačiau (lyginant su valstybinėmis rajoninėmis elektrinėmis) naudoja vertingesnį, mažiau teršiantį kurą su kietosiomis emisijomis – mazutą ir dujas. Oro baseinui apsaugoti nuo taršos kietosiomis dalelėmis naudojami pelenų surinkėjai (kaip ir valstybinėje rajono elektrinėje). , kietųjų dalelių, sieros ir azoto oksidų dispersijai atmosferoje statomi kaminai, kurių aukštis iki 200-250 m. Kogeneracinės elektrinės, pastatytos šalia šilumos vartotojų, dažniausiai yra dideliu atstumu nuo vandens tiekimo šaltinių. Todėl daugumoje kogeneracinių elektrinių naudojama cirkuliacinė vandens tiekimo sistema su dirbtiniais aušintuvais – Aušinimo bokštais. Tiesioginio srauto vandens tiekimas kogeneracinėse jėgainėse yra retas.

Dujų turbinos elektrinės naudoja dujų turbinas kaip elektros generatorių pavarą. Šilumos tiekimas vartotojams vykdomas šilumos, paimtos aušinant dujų turbinos bloko kompresorių suslėgtam orui, ir turbinoje išmetamų dujų šilumos sąskaita. Kombinuotosios dujų elektrinės (turinčios garo turbinų ir dujų turbinų blokus) ir atominės elektrinės taip pat gali veikti kaip CHP.

Ryžiai. 1. Bendras termofikacinės elektrinės vaizdas.

Ryžiai. 2. Paprasčiausios termofikacinių elektrinių su įvairiomis turbinomis schemos ir įvairios garo padavimo schemos: a - turbina su priešslėgiu ir garo ištraukimu, šilumos tiekimas - pagal atvirą schemą; b - kondensacinė turbina su garo ištraukimu, šilumos tiekimas - pagal atvirą ir uždarą grandinę; PK - garo katilas; PP - perkaitintuvas; PT - garo turbina; G - elektros generatorius; K - kondensatorius; P - kontroliuojamas gamybos garo ištraukimas pramonės technologiniams poreikiams; T - valdomas šildymo pasirinkimas šildymui; TP - šilumos vartotojas; OT - šildymo apkrova; KN ir PN - kondensato ir padavimo siurbliai; LDPE ir HDPE – aukšto ir žemo slėgio šildytuvai; D - deaeratorius; PB - maitinimo vandens rezervuaras; SP - tinklo šildytuvas; CH - tinklo siurblys.

CHP schema

Ryžiai. 3. Kogeneracinės elektrinės schema.

Skirtingai nuo kogeneracijos, CHP gamina ir tiekia vartotojams ne tik elektros energiją, bet ir šiluminę energiją karšto vandens ir garo pavidalu.

Karšto vandens tiekimui naudojami tinkliniai šildytuvai (boilai), kuriuose vanduo garais pašildomas iš turbininių šildymo ištraukų iki reikiamos temperatūros. Vanduo tinklo šildytuvuose vadinamas tinklo vandeniu. Atvėsus prie vartotojų, vandentiekio vanduo pumpuojamas atgal į magistralinius šildytuvus. Kondensatas iš katilų pumpuojamas į deaeratorių.

Gamybai tiekiamus garus gamyklos vartotojai naudoja įvairiems tikslams. Šio naudojimo pobūdis priklauso nuo galimybės grąžinti pramoninį kondensatą į SC CHP. Iš gamybos grąžintas kondensatas, jei jo kokybė atitinka gamybos standartus, po surinkimo rezervuaro sumontuotu siurbliu siunčiamas į deaeratorių. Kitu atveju jis paduodamas į WPU, kad būtų galima tinkamai apdoroti (nušalinti, suminkštinti, atidėti ir pan.).

Kogeneracinėje jėgainėje dažniausiai įrengiami būgniniai erdvėlaiviai. Iš šių erdvėlaivių nedidelė dalis katilo vandens išpučiama į nuolatinio pūtimo plėtiklį, o po to per šilumokaitį išleidžiama į kanalizaciją. Išleidžiamas vanduo vadinamas prapūtimo vandeniu. Plėstuve susidarę garai dažniausiai nukreipiami į deaeratorių.

CHP veikimo principas

Panagrinėkime pagrindinę kogeneracinės elektrinės technologinę schemą (4 pav.), kuri apibūdina jos dalių sudėtį, bendrą technologinių procesų seką.

Ryžiai. 4. Kogeneracinės elektrinės pagrindinė technologinė schema.

CHPP apima kuro ekonomiją (FC) ir jo paruošimo prieš deginimą (FF) įrenginius. Kuro ekonomija apima priėmimo ir iškrovimo įrenginius, transportavimo mechanizmus, kuro sandėlius, pirminio kuro paruošimo įrenginius (smulkinimo įrenginius).

Kuro degimo produktai – dūmų dujos išsiurbiamos dūmų šalintuvais (DS) ir išleidžiamos per kaminus (DTR) į atmosferą. Nedegioji kietojo kuro dalis iškrenta krosnyje šlako pavidalu (III), o nemaža dalis smulkių dalelių pavidalu išnešama su išmetamosiomis dujomis. Siekiant apsaugoti atmosferą nuo lakiųjų pelenų išmetimo, prieš dūmų šalintuvus įrengiami pelenų surinkėjai (AC). Šlakai ir pelenai dažniausiai išvežami į pelenų sąvartynus. Degimui reikalingas oras į degimo kamerą tiekiamas pučiant ventiliatorius. Dūmų šalintuvai, kaminas, pūtimo ventiliatoriai sudaro stoties pūtimo įrenginį (TDU).

Aukščiau išvardytos atkarpos sudaro vieną iš pagrindinių technologinių kelių – kuro-dujos-oro kelią.

Antras pagal svarbą garo turbininės elektrinės technologinis kelias yra garo-vandens, kurią sudaro garo generatoriaus garo-vandens dalis, šilumos variklis (TD), daugiausia garo turbina, kondensacinis blokas, įskaitant kondensatorių. (K) ir kondensato siurblys (KH), techninė vandens tiekimo sistema (TV) su aušinimo vandens siurbliais (NOV), vandens valymo ir padavimo įrenginys, įskaitant vandens ruošimą (VO), aukšto ir žemo slėgio šildytuvai (LDPE ir HDPE). ), tiekimo siurbliai (PN), taip pat garo ir vandens vamzdynai.

Kuro-dujų-oro kanalo sistemoje chemiškai surišta kuro energija degant degimo kameroje išsiskiria šiluminės energijos pavidalu, perduodama spinduliuote ir konvekcija per vamzdžių sistemos metalines sieneles. garo generatorius į vandenį ir garą, susidarantį iš vandens. Garo šiluminė energija turbinoje paverčiama kinetine srauto energija, kuri perduodama turbinos rotoriui. Turbinos rotoriaus, prijungto prie elektros generatoriaus (EG) rotoriaus, sukimosi mechaninė energija paverčiama elektros srovės energija, kuri pašalinama atėmus savo suvartojimą elektros vartotojui.

Turbinose sudirbusi darbinio skysčio šiluma gali būti panaudota išorinių šilumos vartotojų (TP) poreikiams.

Šilumos suvartojimas vyksta šiose srityse:

1. Vartojimas technologiniais tikslais;

2. Gyvenamųjų, visuomeninių ir pramoninių pastatų šildymo ir vėdinimo sąnaudos;

3. Vartojimas kitoms buitinėms reikmėms.

Technologinio šilumos suvartojimo grafikas priklauso nuo gamybos ypatybių, darbo režimo ir kt. Sezoninis vartojimas šiuo atveju pasitaiko tik gana retais atvejais. Daugumoje pramonės įmonių skirtumas tarp žiemos ir vasaros šilumos suvartojimo technologiniams tikslams yra nežymus. Nedidelis skirtumas gaunamas tik tada, kai dalis proceso garų naudojama šildymui, taip pat dėl ​​padidėjusių šilumos nuostolių žiemą.

Šilumos vartotojams, remiantis daugybe eksploatacinių duomenų, nustatomi energijos rodikliai, t.y. įvairių rūšių produkcijos suvartoto šilumos kiekio normos pagamintos produkcijos vienetui.

Antroji vartotojų grupė, tiekiama šiluma šildymo ir vėdinimo reikmėms, pasižymi dideliu šilumos suvartojimo tolygumu per dieną ir ryškiu šilumos suvartojimo netolygumu ištisus metus: nuo nulio vasarą iki maksimumo žiemą.

Šildymo šiluminė galia tiesiogiai priklauso nuo lauko temperatūros, t.y. nuo klimato ir meteorologinių veiksnių.

Kai iš stoties išsiskiria šiluma, kaip šilumos nešikliai gali tarnauti garai ir karštas vanduo, šildomas tinklo šildytuvuose iš turbininių ištraukų garais. Vieno ar kito aušinimo skysčio ir jo parametrų pasirinkimas sprendžiamas atsižvelgiant į gamybos technologijos reikalavimus. Kai kuriais atvejais gamyboje sunaudoti žemo slėgio garai (pavyzdžiui, po garo plaktukų) naudojami šildymui ir vėdinimui. Kartais garai naudojami pramoniniams pastatams šildyti, kad nebūtų atskiros šildymo sistemos su karštu vandeniu.

Garo tiekimas į šoną šildymui yra aiškiai netinkamas, nes šildymo poreikius galima nesunkiai patenkinti karštu vandeniu, o stotyje lieka visas šildymo garų kondensatas.

Karšto vandens tiekimas technologiniais tikslais yra gana retas. Karštą vandenį vartoja tik pramonės įmonės, kurios jį sunaudoja karščio plovimui ir kitiems panašiems procesams, o užterštas vanduo nebegrąžinamas į stotį.

Šildymo ir vėdinimo reikmėms tiekiamas karštas vanduo stotyje šildomas tinklo šildytuvuose garais iš reguliuojamo išėjimo, kurio slėgis 1,17-2,45 baro. Esant tokiam slėgiui, vanduo pašildomas iki 100-120 laipsnių.

Tačiau esant žemai lauko oro temperatūrai, didelių šilumos kiekių išsiskyrimas esant tokiai vandens temperatūrai tampa nepraktiškas, nes tinkle cirkuliuojančio vandens kiekis, taigi, ir elektros sąnaudos jam siurbti pastebimai padidėja. Todėl greta pagrindinių šildytuvų, maitinamų garu iš reguliuojamo išleidimo, įrengiami pikiniai šildytuvai, į kuriuos šildomas 5,85-7,85 baro slėgio garas tiekiamas iš aukštesnio slėgio išleidimo arba tiesiai iš katilų per redukcinį-aušinimo įrenginį. .

Kuo aukštesnė pradinė vandens temperatūra, tuo mažesnės energijos sąnaudos tinklo siurblių pavarai, taip pat šilumos vamzdžių skersmuo. Šiuo metu piko šildytuvuose vanduo dažniausiai pašildomas iki 150 tn šilumos nuo vartotojo, o esant grynai šildymo apkrovai, jo temperatūra paprastai yra apie 70.

1.4. Kogeneracinės šilumos suvartojimas ir efektyvumas

Kombinuotosios šilumos ir elektrinės vartotojus aprūpina elektros energija, o šiluma – garais, kurie buvo išleisti turbinoje. Sovietų Sąjungoje įprasta šilumos ir kuro išlaidas paskirstyti tarp šių dviejų rūšių energijos:

2) šilumos gamybai ir tiekimui:

	,	(3.3)
	,	(3.3a)

kur - šilumos suvartojimas išoriniam vartotojui; - šilumos tiekimas vartotojui; h t – turbininio bloko šilumos atidavimo efektyvumas, atsižvelgiant į šilumos nuostolius išleidžiant šilumą (tinklo šildytuvuose, garo vamzdynuose ir kt.); h t = 0,98¸0,99.

Bendras šilumos suvartojimas turbinos blokui K kurią sudaro turbinos 3600 vidinės galios šiluminis ekvivalentas N i, šilumos suvartojimas išoriniam vartotojui K t ir šilumos nuostoliai turbininiame kondensatoriuje K j) Kogeneracinės turbinos elektrinės šilumos balanso bendroji lygtis turi tokią formą

Visai CHPP, atsižvelgiant į garo katilo efektyvumą h kintamoji srovė ir šilumos perdavimo efektyvumas h tr gauname:

	;	(3.6)
	.	(3.6a)

Vertė daugiausia nustatoma pagal vertės vertę – vertę.

Elektros energijos gamyba naudojant panaudotą šilumą žymiai padidina elektros energijos gamybos efektyvumą kogeneracinėje elektrinėje, palyginti su IES, ir leidžia žymiai sutaupyti kuro šalyje.

Pirmos dalies išvada

Taigi termofikacinė elektrinė nėra didelio masto vietovės taršos šaltinis. Techniškai ir ekonomiškai pagrįstas gamybos planavimas kogeneracijoje leidžia pasiekti aukščiausius eksploatacinius rodiklius su minimaliomis visų rūšių gamybos resursų sąnaudomis, nes kogeneracinėse elektrinėse turbinose „išeikvoto“ garo šiluma naudojama gamybos, šildymo ir karšto vandens reikmėms. tiekimas

RUSIJOS CHPP PALYGINIMAS SU UŽSIENIO

Didžiausios pasaulyje elektros energijos gamybos šalys yra JAV, Kinija, kurios pagamina po 20% pasaulio produkcijos, ir Japonija, Rusija ir Indija, kurios yra keturis kartus mažesnės už jas.

Kinija

Energijos suvartojimas Kinijoje iki 2030 m., remiantis korporacijos ExxonMobil prognozėmis, išaugs daugiau nei dvigubai. Apskritai iki to laiko KLR sudarys apie 1/3 pasaulinio elektros paklausos padidėjimo. Ši dinamika, anot „ExxonMobil“, iš esmės skiriasi nuo padėties JAV, kur paklausos augimo prognozė yra labai nedidelė.

Šiuo metu KLR gamybos pajėgumų struktūra yra tokia. Apie 80% Kinijoje pagaminamos elektros energijos tiekia anglimi kūrenamos elektrinės, o tai siejama su didelių anglies telkinių buvimu šalyje. 15 % – hidroelektrinės, 2 % – atominės elektrinės ir po 1 % mazuto, dujinės šiluminės ir kitos elektrinės (vėjo ir kt.). Kalbant apie prognozes, artimiausiu metu (2020 m.) Kinijos energetikos sektoriuje išliks dominuojantis anglies vaidmuo, tačiau branduolinės energijos (iki 13 proc.) ir gamtinių dujų (iki 7 proc.) 1 ženkliai padidės, o jų naudojimas žymiai pagerins aplinkosaugos situaciją sparčiai besivystančiose KLR miestuose.

Japonija

Bendra sumontuota elektrinių galia Japonijoje siekia 241,5 mln. kW. Iš jų 60% yra šiluminės elektrinės (įskaitant šilumines elektrines, veikiančias dujomis - 25%, mazutu - 19%, anglimi - 16%). Atominės elektrinės sudaro 20%, hidroelektrinės - 19% visų elektros energijos gamybos pajėgumų. Japonijoje yra 55 šiluminės elektrinės, kurių instaliuota galia viršija 1 mln. kW. Didžiausi iš jų yra dujos: Kawagoe(„Chubu Electric“) – 4,8 mln. kW, Higashi(„Tohoku Electric“) – 4,6 mln. kW, mazutas „Kashima“ („Tokyo Electric“) – 4,4 mln. kW ir anglimi kūrenamas „Hekinan“ („Chubu Electric“) – 4,1 mln. kW.

1 lentelė. Elektros gamyba TPP pagal IEEJ-Energetikos ekonomikos institutą, Japonija (Energetikos ekonomikos institutas, Japonija)

Indija

Apie 70% Indijoje suvartojamos elektros energijos pagaminama šiluminėse elektrinėse. Šalies valdžios priimta elektrifikavimo programa padarė Indiją viena patraukliausių rinkų investicijoms ir inžinerinių paslaugų skatinimui. Pastaraisiais metais respublika ėmėsi nuoseklių žingsnių kurdama visavertę ir patikimą elektros energetikos pramonę. Indijos patirtis išsiskiria tuo, kad angliavandenilių žaliavų stygiaus kenčiančioje šalyje aktyviai plėtojami alternatyvūs energijos šaltiniai. Pasaulio banko ekonomistų pastebėtas elektros vartojimo Indijoje ypatumas yra tas, kad namų ūkių vartojimo augimą stipriai riboja beveik 40% gyventojų neturintis galimybės gauti elektros (pagal kitus šaltinius, prieiga prie elektros yra ribota). 43% miesto gyventojų ir 55% kaimo gyventojų). Kita vietinės energetikos liga – tiekimo nepatikimumas. Elektros tiekimo nutraukimai yra dažna situacija net ir dideliuose šalies pramonės centruose.

Remiantis Tarptautinės energetikos agentūros duomenimis, atsižvelgiant į dabartines ekonomines realijas, Indija yra viena iš nedaugelio šalių, kurioje elektros suvartojimas artimiausioje ateityje turėtų nuolat augti. Šios šalies, antros pagal gyventojų skaičių pasaulyje, ekonomika yra viena sparčiausiai augančių. Per pastaruosius du dešimtmečius vidutinis metinis BVP augimas siekė 5,5%. 2007–2008 finansiniais metais, Centrinės Indijos statistikos organizacijos duomenimis, BVP pasiekė 1059,9 mlrd. USD, todėl šalis yra 12-a pagal dydį ekonomika pasaulyje. BVP struktūroje dominuoja paslaugos (55,9 %), pramonė (26,6 %) ir žemės ūkis (17,5 %). Tuo pačiu metu, neoficialiais duomenimis, šių metų liepą šalyje buvo pasiektas savotiškas penkerių metų rekordas - elektros paklausa pasiūlą viršijo 13,8%.

Daugiau nei 50% elektros Indijoje pagaminama anglimi kūrenamose šiluminėse elektrinėse. Indija tuo pat metu yra trečia pagal dydį anglies gamintoja pasaulyje ir trečia šio ištekliaus vartotoja pasaulyje, tačiau išlieka grynąja anglies eksportuotoja. Šios rūšies kuras išlieka svarbiausias ir ekonomiškiausias energetikos sektoriuje Indijoje, kurios gyventojų gyvena žemiau skurdo ribos.

Jungtinė Karalystė

Šiandien JK anglimi kūrenamos elektrinės pagamina apie trečdalį šalies elektros poreikio. Šios elektrinės į atmosferą išmeta milijonus tonų šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir kietųjų toksinių dalelių, todėl aplinkosaugininkai nuolat ragina vyriausybę nedelsiant uždaryti šias elektrines. Tačiau bėda ta, kad vis tiek nėra kuo papildyti šiluminių elektrinių pagamintos elektros dalies.

Išvada dėl antros dalies

Taigi Rusija yra prastesnė už didžiausias pasaulyje elektros energiją gaminančias šalis JAV ir Kiniją, kurios pagamina po 20% pasaulio produkcijos ir prilygsta Japonijai bei Indijai.

IŠVADA

Šiame rašinyje aprašomi termofikacinių elektrinių tipai. Apsvarstyta scheminė schema, konstrukcijos elementų paskirtis ir jų darbo aprašymas. Nustatyti pagrindiniai stoties naudingumo koeficientai.

© 2015-2019 svetainė
Visos teisės priklauso jų autoriams. Ši svetainė nepretenduoja į autorystę, tačiau suteikia galimybę nemokamai naudotis.
Puslapio sukūrimo data: 2016-08-08

Gyventojų aprūpinimas šiluma ir elektra yra vienas pagrindinių valstybės uždavinių. Be to, neįmanoma įsivaizduoti išsivysčiusios gamybos ir perdirbimo pramonės be elektros gamybos, be kurios iš esmės negali egzistuoti šalies ekonomika.

Vienas iš būdų išspręsti energijos trūkumo problemą – statyti kogeneracinę elektrinę. Šio termino iššifravimas yra gana paprastas: tai vadinamoji termofikacinė elektrinė, kuri yra viena iš labiausiai paplitusių šiluminių elektrinių tipų. Mūsų šalyje jie labai paplitę, nes varomi organiniu iškastiniu kuru (anglimis), kurio savybės labai kuklios.

Ypatumai

Štai kas yra CHP. Sąvokos dekodavimas jums jau pažįstamas. Tačiau kokios yra šio tipo elektrinių savybės? Juk neatsitiktinai jie išskiriami į atskirą kategoriją !?

Faktas yra tas, kad jie gamina ne tik elektrą, bet ir šilumą, kuri vartotojams tiekiama karšto vandens ir garų pavidalu. Pažymėtina, kad elektra yra šalutinis produktas, nes į šildymo sistemas tiekiamas garas pirmiausiai apverčia generatorių turbinas. Dviejų įrenginių (katilinės ir elektrinės) sujungimo privalumas yra tas, kad tai gali žymiai sumažinti kuro sąnaudas.

Tačiau tai taip pat lemia gana nereikšmingą CHP „paskirstymo sritį“. Dekodavimas paprastas: kadangi iš stoties tiekiama ne tik elektra, kurią galima gabenti tūkstančius kilometrų su minimaliais nuostoliais, bet ir šildomas aušinimo skystis, jie negali atsidurti dideliu atstumu nuo gyvenvietės. Nenuostabu, kad beveik visos kogeneracinės elektrinės statomos prie pat miestų, kurių gyventojus šildo ir apšviečia.

Ekologinė reikšmė

Dėl to, kad statant tokią elektrinę galima atsikratyti daugelio senų miesto katilinių, kurios atlieka itin neigiamą vaidmenį vietovės ekologinei būklei (didžiulis suodžių kiekis), oro grynumas. mieste kartais gali būti patobulinta eilės tvarka. Be to, naujosios kogeneracinės elektrinės leidžia panaikinti šiukšlių krūvas miesto sąvartynuose.

Naujausia valymo įranga leidžia efektyviai išvalyti atliekas, o tokio sprendimo energinis efektyvumas pasirodo itin didelis. Taigi, energijos išsiskyrimas deginant toną alyvos yra identiškas kiekiui, kuris išsiskiria išmetus dvi tonas plastiko. Ir šio „gėrio“ užteks dešimtmečiams!

Dažniausiai kogeneracinės elektrinės statyba apima iškastinio kuro naudojimą, kaip jau aptarėme aukščiau. Tačiau pastaraisiais metais planuojama sukurti, kuris bus montuojamas atokiuose Tolimosios Šiaurės regionuose. Kadangi kuro tiekimas ten itin sudėtingas, branduolinė energija yra vienintelis patikimas ir pastovus energijos šaltinis.

Kokie jie?

Yra šiluminės elektrinės (kurių nuotraukos yra straipsnyje), pramoninės ir "buitinės", šildymo. Kaip galima atspėti iš pavadinimo, pramoninės elektrinės aprūpina elektrą ir šilumą didelėms pramonės įmonėms.

Dažnai jie statomi net gamyklos statybos etape, sudarant vieną infrastruktūrą. Atitinkamai, „buitinės“ veislės statomos netoli nuo miesto gyvenamųjų rajonų. Pramoniniuose įrenginiuose jis perduodamas karštų garų pavidalu (ne daugiau kaip 4-5 km), kaitinant - karšto vandens pagalba (20-30 km).

Informacija apie stoties įrangą

Pagrindinė šių įmonių įranga – turbininiai agregatai, mechaninę energiją paverčiantys elektra, ir katilai, atsakingi už garo, sukančio generatorių smagračius, generavimą. Turbinos bloką sudaro ir pati turbina, ir sinchroninis generatorius. Vamzdžiai, kurių priešslėgis yra 0,7-1,5 MN / m2, montuojami tose kogeneracinėse elektrinėse, kurios aprūpina pramonės objektus šiluma ir energija. Buitiniams vartotojams tiekti naudojami modeliai, kurių slėgis yra 0,05–0,25 MN / m2.

Efektyvumo problemos

Iš esmės visa pagaminta šiluma gali būti pilnai panaudota. Tai tik tiek elektros energijos kiekis, kuris susidaro kogeneracinėje elektrinėje (šio termino dekodavimą jau žinote), tiesiogiai priklauso nuo šilumos apkrovos. Paprasčiau tariant, pavasario-vasaros laikotarpiu jo gamyba nukrenta beveik iki nulio. Taigi priešslėgio įrenginiai naudojami tik tiekti pramoninius pajėgumus, kuriuose suvartojimas yra daugiau ar mažiau vienodas per visą laikotarpį.

Kondensaciniai įrenginiai

Šiuo atveju šilumai vartotojams tiekti naudojamas tik vadinamasis „ištraukiamasis garas“, o visa likusi šiluma dažnai tiesiog prarandama, išsisklaido aplinkoje. Siekiant sumažinti energijos nuostolius, tokios kogeneracinės elektrinės turi veikti su minimaliu šilumos tiekimu į kondensacinį įrenginį.

Tačiau jau nuo SSRS laikų buvo statomos tokios stotys, kuriose struktūriškai numatytas hibridinis režimas: jos gali veikti kaip įprastos kondensacinės kogeneracinės elektrinės, tačiau jų turbininis generatorius gana pajėgus dirbti priešslėgio režimu.

Universalios veislės

Nenuostabu, kad garo kondensacijos įrenginiai yra tie, kurie didžiausio populiarumo sulaukė dėl savo universalumo. Taigi tik jie leidžia praktiškai savarankiškai reguliuoti elektrinę ir šiluminę apkrovą. Net jei šilumos apkrova visai nenumatyta (esant ypač karštai vasarai), gyventojai bus aprūpinti elektra pagal ankstesnį grafiką (Zapadnaya CHP Sankt Peterburge).

„Šiluminiai“ kogeneracijos tipai

Kaip jau galima suprasti, šilumos gamyba tokio tipo elektrinėse yra itin netolygi ištisus metus. Idealiu atveju apie 50% karšto vandens ar garo patenka į šilumos vartotojus, o likusi šilumnešio dalis naudojama elektros gamybai. Taip Šiaurės sostinėje veikia Jugo-Zapadnaya CHP.

Šilumos išleidimas daugeliu atvejų atliekamas pagal dvi schemas. Jei naudojama atvira versija, karšti garai iš turbinų patenka tiesiai į vartotojus. Jei buvo pasirinktas uždaras režimas, aušinimo skystis tiekiamas praeinant per šilumokaičius. Schemos pasirinkimas priklauso nuo daugelio veiksnių. Pirmiausia atsižvelgiama į atstumą nuo objekto, aprūpinamo šiluma ir elektra, gyventojų skaičių ir sezoną. Taigi Jugo-Zapadnaya CHP Sankt Peterburge veikia pagal uždarą schemą, nes užtikrina didesnį efektyvumą.

Kuro charakteristikos

Gali būti naudojamas kietas, skystas ir.Kadangi kogeneracinės elektrinės dažnai statomos arti didelių gyvenviečių ir miestų, dažnai tenka naudoti gana vertingas jo rūšis – dujas ir mazutą. Anglies ir šiukšlių naudojimas mūsų šalyje yra gana ribotas, nes ne visose stotyse yra sumontuota moderni efektyvi oro valymo įranga.

Išmetamųjų dujų valymui iš įrenginių naudojami specialūs kietųjų dalelių gaudyklės. Siekiant išsklaidyti kietąsias daleles pakankamai aukštuose atmosferos sluoksniuose, tiesiami 200-250 metrų aukščio vamzdžiai. Paprastai visos termofikacinės elektrinės (CHP) yra pakankamai dideliu atstumu nuo vandens tiekimo šaltinių (upių ir rezervuarų). Todėl naudojamos dirbtinės sistemos, apimančios aušinimo bokštus. Tiesioginio srauto vandens tiekimas yra itin retas, labai specifinėmis sąlygomis.

Degalinių ypatybės

Dujomis kūrenamos kogeneracinės elektrinės išsiskiria. Šilumos tiekimas vartotojams vykdomas ne tik energijos sąskaita, kuri susidaro deginant, bet ir panaudojant šilumą iš šiuo atveju susidarančių dujų. Tokių įrenginių efektyvumas yra itin didelis. Kai kuriais atvejais atominės elektrinės taip pat gali būti naudojamos kaip CHP. Tai ypač būdinga kai kuriose arabų šalyse.

Ten šios stotys atlieka iš karto du vaidmenis: aprūpina gyventojus elektra ir techniniu vandeniu, nes vienu metu atlieka funkcijas.Dabar nagrinėsime pagrindines mūsų šalies ir kaimyninių šalių kogeneracines elektrines.

Jugo-Zapadnaja, Sankt Peterburgas

Mūsų šalyje garsi Zapadnaya CHPP, kuri yra Sankt Peterburge. Registruotas kaip OJSC Yugo-Zapadnaya CHPP. Statant šį modernų objektą vienu metu buvo atliekamos kelios funkcijos:

• Kompensacija už didelį šiluminės energijos trūkumą, trukdantį intensyvinti būsto programą.
• Gerinti visos miesto sistemos patikimumą ir energijos vartojimo efektyvumą, nes būtent šiuo aspektu Sankt Peterburgas turėjo problemų. CHPP iš dalies išsprendė šią problemą.

Tačiau ši stotis taip pat žinoma kaip viena pirmųjų Rusijoje, atitinkančių griežčiausius aplinkosaugos reikalavimus. Naujai įmonei miesto valdžia skyrė daugiau nei 20 hektarų plotą. Faktas yra tas, kad rezervinė teritorija, likusi iš Kirovskio rajono, buvo skirta statyboms. Tose vietose buvo sena pelenų kolekcija iš CHPP-14, todėl teritorija nebuvo tinkama gyvenamųjų namų statybai, tačiau yra itin geroje vietoje.

Pristatymas įvyko 2010 m. pabaigoje, o ceremonijoje dalyvavo beveik visi miesto vadovai. Buvo pradėtos eksploatuoti dvi moderniausios automatinės katilinės.

Murmanskas

Murmansko miestas žinomas kaip mūsų laivyno Baltijos jūroje bazė. Tačiau jai taip pat būdingos itin griežtos klimato sąlygos, dėl kurių jos energetikos sistemai keliami tam tikri reikalavimai. Nenuostabu, kad Murmansko kogeneracinė elektrinė daugeliu atžvilgių yra visiškai unikalus techninis objektas, net ir nacionaliniu mastu.

Jis pradėtas eksploatuoti 1934 m., nuo tada nuolat aprūpina miesto gyventojus šiluma ir elektra. Tačiau pirmuosius penkerius metus Murmansko kogeneracinė elektrinė buvo įprasta elektrinė. Pirmieji 1150 metrų šilumos trasos buvo pakloti tik 1939 m. Esmė – apleista Nižnės-Tulomskajos hidroelektrinė, kuri beveik visiškai patenkino miesto elektros poreikius, todėl atsirado galimybė dalį šilumos atlaisvinti miesto namų šildymui.

Įrenginys pasižymi tuo, kad ištisus metus veikia subalansuotu režimu, nes jo šiluminė ir „galia“ yra maždaug vienodos. Tačiau poliarinės nakties sąlygomis kogeneracinė elektrinė kai kuriais piko momentais didžiąją dalį kuro pradeda naudoti būtent elektrai gaminti.

Novopolotsko stotis, Baltarusija

Šio objekto projektavimas ir statyba prasidėjo 1957 m. rugpjūčio mėn. Naujoji Novopolotsko kogeneracinė elektrinė turėjo išspręsti ne tik miesto šildymo, bet ir tame pačiame rajone statomos naftos perdirbimo gamyklos aprūpinimo elektra klausimą. 1958 m. kovą projektas pagaliau buvo pasirašytas, patvirtintas ir patvirtintas.

Pirmasis etapas buvo pradėtas eksploatuoti 1966 m. Antrasis buvo paleistas 1977 m. Tuo pačiu metu pirmą kartą buvo modernizuota Novopolotsko kogeneracinė elektrinė, jos didžiausia galia padidinta iki 505 MW, o kiek vėliau buvo paklotas trečiasis statybos etapas, baigtas 1982 m. 1994 metais stotis buvo pertvarkyta į suskystintas gamtines dujas.

Iki šiol į įmonės modernizavimą jau investuota apie 50 mln. Dėl tokios įspūdingos grynųjų pinigų įpylimo įmonė ne tik buvo visiškai perkelta į dujas, bet ir gavo didžiulį kiekį visiškai naujos įrangos, kuri leis stotis tarnauti dešimtmečius.

išvadas

Kaip bebūtų keista, bet šiandien pasenusios kogeneracinės elektrinės yra tikrai universalios ir perspektyvios stotys. Naudojant šiuolaikinius neutralizatorius ir filtrus, vandenį galima pašildyti deginant beveik visas gyvenvietėje susidarančias šiukšles. Taip pasiekiama triguba nauda:

• Sąvartynai iškraunami ir išvalomi.
• Miestas gauna pigią elektrą.
• Šildymo problema sprendžiama.

Be to, pakrantės zonose visiškai įmanoma statyti šilumines elektrines, kurios tuo pat metu veiks kaip jūros vandens gėlinimo įrenginiai. Toks skystis yra gana tinkamas drėkinimui, gyvulininkystės kompleksams ir pramonės įmonėms. Žodžiu, tikroji ateities technologija!

Šiuolaikiniam pasauliui reikalingas didžiulis energijos kiekis (elektros ir šiluminės), kuris gaminamas įvairių tipų elektrinėse.

Žmogus išmoko išgauti energiją iš kelių šaltinių (angliavandenilio kuro, branduolinių išteklių, krintančio vandens, vėjo ir kt.) Tačiau iki šių dienų paklausiausios ir efektyviausios išlieka šiluminės ir atominės elektrinės, apie kurias ir bus kalbama.

Kas yra atominė elektrinė?

Branduolinė elektrinė (AE) yra įrenginys, kuriame energijai gaminti naudojama branduolinio kuro dalijimosi reakcija.

Bandymus panaudoti kontroliuojamą (t. y. kontroliuojamą, nuspėjamą) branduolinę reakciją elektrai gaminti sovietų ir amerikiečių mokslininkai ėmėsi vienu metu – praėjusio amžiaus 40-aisiais. 50-aisiais „taikus atomas“ tapo realybe, o daugelyje pasaulio šalių imta statyti atomines elektrines.

Bet kurios atominės elektrinės centras yra branduolinis įrenginys, kuriame vyksta reakcija. Skilstant radioaktyviosioms medžiagoms, išsiskiria didžiulis šilumos kiekis. Išsiskyrusi šiluminė energija naudojama šilumnešiui (paprastai vandeniui) šildyti, kuris, savo ruožtu, šildo vandenį antrinėje grandinėje, kol jis virsta garais. Karšti garai suka turbinas ir taip gamina elektros energiją.

Ginčai dėl atominės energijos panaudojimo elektros energijai gaminti tikslingumo pasaulyje nesiliauja. Atominių elektrinių šalininkai kalba apie aukštą jų našumą, naujausios kartos reaktorių saugumą ir kad tokios elektrinės neteršia aplinkos. Oponentai įrodinėja, kad atominės elektrinės potencialiai yra itin pavojingos, o jų eksploatacija, o ypač panaudoto kuro laidojimai, yra susiję su didžiulėmis išlaidomis.

Kas yra TPP?

Tradiciškiausias ir labiausiai pasaulyje paplitęs elektrinių tipas yra šiluminės elektrinės. Šiluminės elektrinės (taip reiškiasi ši santrumpa) elektros energiją gamina degindamos angliavandeninį kurą – dujas, anglį, mazutą.


TPP veikimo schema yra tokia: deginant kurą susidaro didelis kiekis šiluminės energijos, kurios pagalba šildomas vanduo. Vanduo paverčiamas perkaitintais garais, kurie tiekiami į turbinos generatorių. Sukasi, turbinos pajudina elektros generatoriaus dalis, generuojama elektros energija.

Kai kuriose kogeneracinėse elektrinėse nėra šilumos perdavimo šilumnešiui (vandeniui) fazės. Jie naudoja dujų turbinas, kuriose turbiną suka dujos, gaunamos tiesiogiai deginant kurą.

Reikšmingas TPP pranašumas yra kuro prieinamumas ir santykinis pigumas. Tačiau šiluminės stotys turi ir trūkumų. Tai visų pirma ekologinė grėsmė aplinkai. Deginant kuras, į atmosferą išmetama daug kenksmingų medžiagų. Kad TPP būtų saugesni, naudojami keli metodai, tarp jų: ​​kuro sodrinimas, specialių filtrų, kurie sulaiko kenksmingus junginius, įrengimas, išmetamųjų dujų recirkuliacijos naudojimas ir kt.

Kas yra CHP?

Pats šio objekto pavadinimas primena ankstesnįjį, o iš tikrųjų CHP, kaip ir šiluminės elektrinės, konvertuoja sudegusio kuro šiluminę energiją. Bet be elektros, kogeneracinės elektrinės (taip stovi CHP) tiekia šilumą vartotojams. CHP jėgainės ypač aktualios šalto klimato zonose, kur būtina šiluma aprūpinti gyvenamuosius ir gamybinius pastatus. Štai kodėl Rusijoje yra tiek daug kogeneracinių elektrinių, kuriose tradiciškai naudojamas centrinis šildymas ir miestų vandens tiekimas.

Kogeneracinės elektrinės pagal veikimo principą priskiriamos kondensacinėms elektrinėms, tačiau skirtingai nei jos, kogeneracinėse elektrinėse dalis pagamintos šilumos energijos panaudojama elektros energijai gaminti, o kita dalis – aušinimo skysčiui šildyti, tiekiamas vartotojui.


CHP yra efektyvesnė nei įprastinė CHP, nes leidžia maksimaliai išnaudoti pagamintą energiją. Iš tiesų, po elektros generatoriaus sukimosi garai išlieka karšti, o ši energija gali būti panaudota šildymui.

Be šilumos, yra atominės elektrinės, kurios ateityje turėtų atlikti pagrindinį vaidmenį tiekiant elektrą ir šilumą šiauriniuose miestuose.