Vykurovacie stanice. Elektráreň na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP)

30.09.2019

Prečítajte si tiež

24. októbra 2012

Elektrická energia už dlho vstúpila do nášho života. Dokonca aj grécky filozof Thales v 7. storočí pred Kristom zistil, že jantár, ktorý sa nosí proti vlne, začína priťahovať predmety. Tomuto faktu ale dlho nikto nevenoval pozornosť. Až v roku 1600 sa prvýkrát objavil pojem „elektrina“ a v roku 1650 Otto von Guericke vytvoril elektrostatický stroj vo forme sírovej gule namontovanej na kovovej tyči, ktorá umožňovala pozorovať nielen efekt príťažlivosti, ale aj efekt odpudzovania. . Bol to prvý najjednoduchší elektrostatický stroj.

Odvtedy ubehlo veľa rokov, no aj dnes, vo svete preplnenom terabajtmi informácií, kedy sa môžete dozvedieť všetko, čo vás zaujíma, zostáva pre mnohých záhadou, ako sa elektrina vyrába, ako sa dostáva k nám domov, do kancelárie. , podnik ...

Tieto procesy zvážime v niekoľkých častiach.

Časť I. Výroba elektrickej energie.

Odkiaľ pochádza elektrická energia? Táto energia sa objavuje z iných druhov energie – tepelnej, mechanickej, jadrovej, chemickej a mnohých ďalších. V priemyselnom meradle sa elektrická energia získava v elektrárňach. Uvažujme len o najbežnejších typoch elektrární.

1) Tepelné elektrárne. Dnes sa dajú spojiť s jedným pojmom – GRES (Štátna okresná elektráreň). Samozrejme, dnes tento pojem stratil svoj pôvodný význam, no nezmizol do večnosti, ale zostal s nami.

Tepelné elektrárne sú rozdelené do niekoľkých podtypov:

A) Kondenzačná elektráreň (CES) je tepelná elektráreň, ktorá vyrába iba elektrickú energiu, tento typ elektrárne vďačí za svoj názov zvláštnostiam princípu činnosti.

Princíp činnosti: Vzduch a palivo (plynné, kvapalné alebo tuhé) sa do kotla privádzajú pomocou čerpadiel. Ukazuje sa, že zmes paliva a vzduchu horí v peci kotla a uvoľňuje obrovské množstvo tepla. V tomto prípade voda preteká potrubným systémom, ktorý sa nachádza vo vnútri kotla. Uvoľnené teplo sa odovzdáva tejto vode, pričom jej teplota stúpa a privádza sa do varu. Para, ktorá sa v kotli získala, sa vracia späť do kotla, aby ju prehriala nad bod varu vody (pri danom tlaku), potom parovodom vstupuje do parnej turbíny, v ktorej para pracuje. Zároveň sa rozťahuje, znižuje sa jeho teplota a tlak. Potenciálna energia pary sa teda prenáša na turbínu, čo znamená, že sa mení na kinetickú energiu. Turbína zase poháňa rotor trojfázového alternátora, ktorý je na jednom hriadeli s turbínou a vyrába energiu.

Pozrime sa bližšie na niektoré prvky IES.

Parná turbína.

Prúd vodnej pary vstupuje cez vodiace lopatky na zakrivené lopatky upevnené po obvode rotora a pôsobením na ne poháňa rotor do rotácie. Ako vidíte, medzi radmi lopatiek sú medzery. Sú preto, že tento rotor je odstránený z krytu. V tele sú zabudované aj rady lopatiek, ktoré sú však stacionárne a slúžia na vytvorenie požadovaného uhla dopadu pary na pohyblivé lopatky.

Kondenzačné parné turbíny sa používajú na premenu čo najväčšieho množstva tepla pary na mechanickú prácu. Pracujú s odvodom (odsávaním) odpadovej pary do kondenzátora, v ktorom je udržiavaný podtlak.

Turbína a generátor, ktoré sú na rovnakom hriadeli, sa nazývajú turbínový generátor. Trojfázový alternátor (synchrónny stroj).

Skladá sa to z:

Čo zvyšuje napätie na štandardnú hodnotu (35-110-220-330-500-750 kV). V tomto prípade sa prúd výrazne zníži (napríklad, keď sa napätie zvýši 2-krát, prúd sa zníži o 4-krát), čo umožňuje prenášať výkon na veľké vzdialenosti. Treba poznamenať, že keď hovoríme o napäťovej triede, máme na mysli medzifázové (fázové) napätie.

Aktívny výkon generovaný generátorom je regulovaný zmenou množstva nosiča energie, pričom sa mení prúd vo vinutí rotora. Pre zvýšenie výstupného činného výkonu je potrebné zvýšiť prívod pary do turbíny, pričom sa zvýši prúd vo vinutí rotora. Netreba zabúdať, že generátor je synchrónny, čo znamená, že jeho frekvencia sa vždy rovná frekvencii prúdu v napájacom systéme a zmeny parametrov nosiča energie neovplyvnia frekvenciu jeho otáčania.

Okrem toho generátor generuje aj jalový výkon. Môže sa použiť na reguláciu výstupného napätia v malých medziach (t. j. nie je hlavným prostriedkom regulácie napätia v napájacom systéme). Funguje to takto. Pri prebudení vinutia rotora, t.j. keď napätie na rotore prekročí nominálnu hodnotu, „prebytok“ jalového výkonu sa dodáva do energetického systému a keď je vinutie rotora nedostatočne vybudené, jalový výkon je spotrebovaný generátorom.

Pri striedavom prúde teda hovoríme o celkovom výkone (meranom vo voltampéroch - VA), ktorý sa rovná druhej odmocnine súčtu aktívnych (meraných vo wattoch - W) a jalových (meraných vo voltampéroch reaktívnych). - VAR) právomoci.

Voda v zásobníku slúži na odvod tepla z kondenzátora. Na tieto účely sa však často používajú bazény s rozprašovačom.

alebo chladiace veže. Chladiace veže sú vežové Obr. 8

alebo ventilátor Obr. 9

Chladiace veže sú usporiadané takmer rovnako, len s tým rozdielom, že voda steká po radiátoroch, odovzdáva im teplo a tie sú už ochladzované núteným vzduchom. V tomto prípade sa časť vody vyparí a odnesie do atmosféry.
Účinnosť takejto elektrárne nepresahuje 30%.

B) Elektráreň s plynovou turbínou.

V elektrárni s plynovou turbínou nie je turbínový generátor poháňaný parou, ale priamo plynmi získanými pri spaľovaní paliva. V tomto prípade je možné použiť iba zemný plyn, inak sa turbína rýchlo postaví zo státia kvôli jej kontaminácii splodinami horenia. Účinnosť pri maximálnom zaťažení 25-33%

Oveľa vyššiu účinnosť (až 60%) možno dosiahnuť kombináciou parných a plynových cyklov. Takéto zariadenia sa nazývajú zariadenia s kombinovaným cyklom. Namiesto klasického kotla je v nich inštalovaný kotol na odpadové teplo, ktorý nemá vlastné horáky. Prijíma teplo z výfuku plynovej turbíny. V súčasnosti sa CCGT aktívne zavádzajú do nášho života, ale zatiaľ ich v Rusku nie je veľa.

V) Kombinované teplárne (na dlhú dobu sa stali neoddeliteľnou súčasťou veľkých miest). Obr

Kogenerácia je navrhnutá ako kondenzačná elektráreň (CES). Zvláštnosťou tohto typu elektrárne je, že môže súčasne vyrábať tepelnú aj elektrickú energiu. V závislosti od typu parnej turbíny existujú rôzne spôsoby odsávania pary, ktoré umožňujú odsávanie pary z nej s rôznymi parametrami. V tomto prípade časť pary alebo všetka para (v závislosti od typu turbíny) vstupuje do sieťového ohrievača, odovzdáva teplo a kondenzuje tam. Vykurovacie turbíny umožňujú regulovať množstvo pary pre tepelné alebo priemyselné potreby, čo umožňuje kogenerácii pracovať v niekoľkých režimoch podľa zaťaženia:

tepelná - výroba elektrickej energie je úplne závislá od výroby pary pre potreby priemyselného alebo diaľkového vykurovania.

elektrická - elektrická záťaž je nezávislá od tepla. Okrem toho môžu kogeneračné jednotky pracovať v plne kondenzačnom režime. To môže byť potrebné napríklad vtedy, keď je v lete prudký nedostatok aktívneho výkonu. Takýto režim je pre zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a elektriny nevýhodný, keďže účinnosť je výrazne znížená.

Súčasná výroba elektriny a tepla (kogenerácia) je ziskový proces, pri ktorom sa výrazne zvyšuje účinnosť zariadenia. Napríklad vypočítaná účinnosť IES je maximálne 30%, zatiaľ čo účinnosť CHP je približne 80%. Navyše kogenerácia môže znížiť tepelné emisie pri nečinnosti, čo má pozitívny vplyv na ekológiu oblasti, v ktorej sa kogenerácia nachádza (v porovnaní s tým, keby existoval CES s rovnakou kapacitou).

Poďme sa bližšie pozrieť na parnú turbínu.

Kogeneračné parné turbíny zahŕňajú turbíny s:

Spätný tlak;

Regulovaný odvod pary;

Výberom a protitlakom.

Protitlakové turbíny pracujú s odvodom pary nie do kondenzátora ako v IES, ale do sieťového ohrievača, to znamená, že všetka para, ktorá prešla turbínou, ide na potreby vykurovania. Konštrukcia takýchto turbín má významnú nevýhodu: harmonogram elektrického zaťaženia úplne závisí od harmonogramu tepelného zaťaženia, to znamená, že takéto zariadenia sa nemôžu podieľať na prevádzkovej regulácii aktuálnej frekvencie v energetickom systéme.

V turbínach s riadeným odberom pary sa v medzistupňoch odoberá v požadovanom množstve, pričom sa na odber pary vyberajú také stupne, ktoré sú v tomto prípade vhodné. Tento typ turbíny je nezávislý na tepelnom zaťažení a reguláciu výstupného činného výkonu je možné nastaviť v širokom rozsahu ako pri kogenerácii s protitlakom.

Extrakčné a protitlakové turbíny spájajú funkcie prvých dvoch typov turbín.

Vykurovacie turbíny kogeneračných jednotiek nie sú vždy schopné zmeniť tepelnú záťaž v krátkom čase. Na pokrytie špičiek zaťaženia a niekedy aj na zvýšenie elektrického výkonu prevedením turbín do kondenzačného režimu sa v CHPP inštalujú špičkové kotly na teplú vodu.

2) Jadrové elektrárne.

V súčasnosti sú v Rusku 3 typy reaktorových elektrární. Všeobecný princíp ich fungovania je zhruba podobný práci IES (za starých čias sa JE nazývali GRES). Zásadný rozdiel spočíva len v tom, že tepelná energia sa nezískava v kotloch na fosílne palivá, ale v jadrových reaktoroch.

Zvážte dva najbežnejšie typy reaktorov v Rusku.

1) Reaktor RBMK.

Charakteristickým znakom tohto reaktora je, že para na otáčanie turbíny sa získava priamo v aktívnej zóne reaktora.

Jadro RBMK. Obr. 13

pozostáva z vertikálnych grafitových stĺpikov, v ktorých sú pozdĺžne otvory, s vloženými rúrkami zo zirkónovej zliatiny a nehrdzavejúcej ocele. Grafit pôsobí ako moderátor neutrónov. Všetky kanály sú rozdelené na palivové a CPS kanály (riadiaci a ochranný systém). Majú rôzne chladiace okruhy. Do palivových kanálov je vložená kazeta (palivová zostava - palivová zostava) s tyčami (palivová tyč - palivový článok), vo vnútri ktorej sú uránové pelety v utesnenom obale. Je zrejmé, že práve z nich sa získava tepelná energia, ktorá sa prenáša do chladiacej kvapaliny nepretržite cirkulujúcej zdola nahor pod vysokým tlakom - obyčajná, ale veľmi dobre očistená od nečistôt voda.

Voda prechádzajúca palivovými kanálikmi sa čiastočne odparuje, zmes pary a vody prúdi zo všetkých samostatných palivových kanálov do 2 bubnových separátorov, kde dochádza k separácii (separácii) pary od vody. Voda opäť ide do reaktora pomocou obehových čerpadiel (len 4 na slučku) a para prechádza parovodmi do 2 turbín. Potom para kondenzuje v kondenzátore, mení sa na vodu, ktorá sa vracia späť do reaktora.

Tepelný výkon reaktora je riadený iba pomocou tyčí absorbéra neutrónov bóru, ktoré sa pohybujú v kanáloch CPS. Vodné chladenie týchto kanálov ide zhora nadol.

Ako vidíte, nikdy som nepovedal nič o nádobe reaktora. Faktom je, že RBMK v skutočnosti nemá trup. Aktívna zóna, o ktorej som vám práve hovoril, je umiestnená v betónovej šachte, zhora je uzavretá krytom s hmotnosťou 2000 ton.

Obrázok ukazuje horný biologický štít reaktora. Nečakajte ale, že zdvihnutím jedného z blokov bude možné vidieť žltozelené hrdlo aktívnej zóny, č. Samotné veko je umiestnené oveľa nižšie a nad ním, v priestore po hornú biologickú ochranu, je medzera pre komunikácie kanálov a úplne odstránené tyče absorbéra.

Medzi grafitovými stĺpmi je ponechaný priestor na tepelnú rozťažnosť grafitu. V tomto priestore cirkuluje zmes plynov dusíka a hélia. Jeho zloženie sa používa na posúdenie tesnosti palivových kanálov. Jadro RBMK je dimenzované na pretrhnutie nie viac ako 5 kanálov, ak dôjde k väčšiemu odtlakovaniu, veko reaktora sa odlomí a zvyšné kanály sa otvoria. Takýto vývoj udalostí spôsobí zopakovanie černobyľskej tragédie (tu nemám na mysli samotnú katastrofu spôsobenú človekom, ale jej následky).

Zvážte výhody RBMK:

—Vďaka kanálovej regulácii tepelného výkonu je možné meniť palivové kazety bez odstavenia reaktora. Každý deň sa zvyčajne mení niekoľko zostáv.

—Nízky tlak v MCC (viacnásobný okruh s núteným obehom), ktorý prispieva k mäkšiemu priebehu nehôd spojených s jeho odtlakovaním.

- Nedostatok komplikovanej výroby nádoby reaktora.

Zvážte nevýhody RBMK:

—Počas prevádzky boli objavené početné nesprávne výpočty v geometrii aktívnej zóny, ktoré nie je možné úplne odstrániť na prevádzkovaných energetických blokoch 1. a 2. generácie (Leningrad, Kursk, Černobyľ, Smolensk). Energetické bloky RBMK 3. generácie (je to jedna - na 3. bloku elektrárne Smolensk) tieto nevýhody nemajú.

- Reaktor je jednoslučkový. To znamená, že turbíny sú poháňané parou vyrobenou priamo v reaktore. To znamená, že obsahuje rádioaktívne zložky. Ak dôjde k odtlakovaniu turbíny (a to bol prípad jadrovej elektrárne v Černobyle v roku 1993), jej oprava bude značne komplikovaná a možno aj nemožná.

- Životnosť reaktora je určená životnosťou grafitu (30-40 rokov). Potom prichádza k jeho znehodnoteniu, ktoré sa prejaví jeho opuchom. Tento proces už spôsobuje vážne obavy najstaršej pohonnej jednotke RBMK, Leningrad-1, postavenej v roku 1973 (má už 39 rokov). Najpravdepodobnejším východiskom zo situácie je tlmenie n-tého počtu kanálov, aby sa znížila tepelná rozťažnosť grafitu.

— Grafitový spomaľovač je horľavý materiál.

- Kvôli obrovskému počtu ventilov je reaktor ťažko ovládateľný.

- Na 1. a 2. generácii dochádza k nestabilite pri práci s nízkymi kapacitami.

Vo všeobecnosti môžeme povedať, že RBMK je na svoju dobu dobrý reaktor. V súčasnosti je rozhodnuté nestavať energetické bloky s týmto typom reaktorov.

2) VVER reaktor.

RBMK teraz nahrádza VVER. Oproti RBMK má značné výhody.

Jadro je kompletne umiestnené vo veľmi robustnej budove, ktorá sa vyrába v závode a prepravuje sa po železnici a následne po ceste do rozostavaného energetického bloku v kompletne hotovej podobe. Retardér je čistá tlaková voda. Reaktor pozostáva z 2 okruhov: voda v primárnom okruhu pod vysokým tlakom ochladzuje palivové kazety, odovzdáva teplo 2. okruhu pomocou parogenerátora (plní funkciu výmenníka tepla medzi 2 izolovanými okruhmi). V ňom voda sekundárneho okruhu vrie, mení sa na paru a ide do turbíny. V prvom okruhu voda nevrie, pretože je pod veľmi vysokým tlakom. Odpadová para kondenzuje v kondenzátore a vracia sa späť do generátora pary. Dvojokruhový obvod má oproti jednookruhovému významné výhody:

Para prúdiaca do turbíny nie je rádioaktívna.

Výkon reaktora je možné riadiť nielen tyčami absorbéra, ale aj roztokom kyseliny boritej, vďaka čomu je reaktor stabilnejší.

Prvky primárneho okruhu sú umiestnené veľmi blízko seba, preto ich možno umiestniť do spoločného ochranného plášťa. V prípade pretrhnutia primárneho okruhu sa rádioaktívne prvky dostanú do kontajnmentu a nedostanú sa do životného prostredia. Kontajnment navyše chráni reaktor pred vonkajšími vplyvmi (napríklad pred pádom malého lietadla alebo výbuchom mimo obvodu stanice).

Obsluha reaktora nie je náročná.

Existujú aj nevýhody:

- Na rozdiel od RBMK nie je možné meniť palivo počas chodu reaktora. nachádza sa v spoločnej budove a nie v samostatných kanáloch ako v RBMK. Čas dobíjania paliva sa zvyčajne zhoduje s aktuálnym časom opravy, čo znižuje vplyv tohto faktora na ICUF (koeficient využitej inštalovanej kapacity).

— Primárny okruh je pod vysokým tlakom, čo by mohlo potenciálne spôsobiť väčší rozsah havárie ako na RBMK.

—Teleso reaktora sa veľmi ťažko prepravuje z výrobného závodu na stavenisko JE.

Preskúmali sme prácu tepelných elektrární, teraz zvážime prácu

Princíp činnosti vodnej elektrárne je pomerne jednoduchý. Reťaz hydraulických štruktúr zabezpečuje potrebný tlak vody vstupujúcej do lopatiek hydraulickej turbíny, ktorá poháňa generátory vyrábajúce elektrinu.

Potrebný tlak vody vzniká výstavbou priehrady a v dôsledku koncentrácie rieky v určitom mieste alebo odvodením - prirodzeným prúdením vody. V niektorých prípadoch sa na získanie požadovaného tlaku vody používa hrádza aj odvodňovanie spoločne. Vodné elektrárne majú veľmi vysokú manévrovateľnosť vyrobenej energie, ako aj nízke náklady na vyrobenú elektrinu. Táto vlastnosť vodnej elektrárne viedla k vytvoreniu ďalšieho typu elektrárne - prečerpávacej elektrárne. Takéto stanice sú schopné akumulovať vyrobenú elektrinu a uviesť ju do prevádzky v čase špičiek. Princíp činnosti takýchto elektrární je nasledovný: v určitých časoch (zvyčajne v noci) fungujú vodné bloky PSPP ako čerpadlá, ktoré spotrebúvajú elektrickú energiu z energetického systému a čerpajú vodu do špeciálne vybavených horných nádrží. Keď vznikne požiadavka (v záťažových špičkách), voda z nich vstupuje do tlakového potrubia a poháňa turbínu. Prečerpávacie elektrárne plnia mimoriadne dôležitú funkciu v elektrizačnej sústave (regulácia frekvencie), u nás však nie sú veľmi využívané, pretože v dôsledku toho spotrebujú viac energie, ako vydajú. To znamená, že stanica tohto typu je pre majiteľa nerentabilná. Napríklad v PSPP Zagorskaya je kapacita hydrogenerátorov v režime generátora 1200 MW a v režime čerpania - 1320 MW. Tento typ elektrární je však najvhodnejší na rýchle zvyšovanie alebo znižovanie vyrobeného výkonu, preto je výhodné stavať ich v blízkosti napríklad jadrových elektrární, keďže tie pracujú v základnom režime.

Skúmali sme, ako presne vzniká elektrická energia. Je načase položiť si vážnu otázku: "A aký typ staníc najlepšie spĺňa všetky moderné požiadavky na spoľahlivosť, šetrnosť k životnému prostrediu a okrem toho bude mať aj nízke náklady na energiu?" Každý na túto otázku odpovie inak. Tu je môj zoznam „najlepších z najlepších“.

1) CHP zemný plyn. Účinnosť takýchto staníc je veľmi vysoká a cena paliva je tiež vysoká, ale zemný plyn je jedným z „najčistejších“ druhov paliva, čo je veľmi dôležité pre ekológiu mesta, v rámci ktorého sú zvyčajne kogeneračné jednotky Nachádza.

2) HPP a PSP. Výhody oproti tepelným elektrárňam sú zrejmé, keďže tento typ elektrárne neznečisťuje ovzdušie a vyrába „najlacnejšiu“ energiu, ktorá je navyše obnoviteľným zdrojom.

3) CCGT jednotka na zemný plyn. Najvyššia účinnosť spomedzi tepelných elektrární, ako aj malé množstvo spotrebovaného paliva čiastočne vyrieši problém tepelného znečistenia biosféry a obmedzených zásob fosílnych palív.

4) JE. Jadrová elektráreň v bežnej prevádzke vypúšťa do životného prostredia 3-5x menej rádioaktívnych látok ako tepelná elektráreň rovnakej kapacity, preto je čiastočná náhrada tepelných elektrární jadrovými celkom opodstatnená.

5) Štátna okresná elektráreň. V súčasnosti takéto stanice využívajú ako palivo zemný plyn. Je to absolútne nezmyselné, keďže s rovnakým úspechom v peciach štátnej okresnej elektrárne je možné využívať pridružený ropný plyn (APG) alebo spaľovať uhlie, ktorého zásoby sú v porovnaní so zásobami zemného plynu obrovské.

Týmto sa končí prvá časť článku.

Materiál pripravil:
študent skupiny ES-11b Juhozápadnej štátnej univerzity Agibalov Sergey.

Elektráreň na kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP)

Najrozšírenejšie tepelné elektrárne sú v ZSSR. Prvé teplovody boli položené z elektrární Leningrad a Moskva (1924, 1928). Od 30-tych rokov. projektovanie a výstavba kombinovanej elektrárne s kapacitou 100-200 Mw. Do konca roku 1940 dosiahla kapacita všetkých prevádzkovaných KVET 2 GW, ročná dodávka tepla - 10 8 Hj, a dĺžka vykurovacích sietí (pozri Vykurovacia sieť) - 650 km. V polovici 70. rokov. celková elektrická kapacita CHPP je asi 60 Gw(s celkovým výkonom elektrární Kombinovaná elektráreň 220 a tepelných elektrární KVET 180 Gw). Ročná výroba elektriny v CHPP dosahuje 330 mld. kWh, dodávka tepla - 4․10 9 Gj; kapacita jednotlivých nových KVET - 1,5-1,6 Gw s hodinovým uvoľňovaním tepla až do (1,6-2,0) ․10 4 Gj; merná výroba energie počas dodávky 1 Gj teplo - 150-160 kWh.Špecifická spotreba ekvivalentného paliva na výrobu 1 kWh priemerná elektrina 290 G(zatiaľ čo v štátnej okresnej elektrárni - 370 G); najnižšia priemerná ročná merná spotreba ekvivalentného paliva na CHPP je cca 200 g / kWh(pri najlepšom GRES - asi 300 g / kWh). Takáto nižšia (v porovnaní s GRES) merná spotreba paliva sa vysvetľuje kombinovanou výrobou dvoch druhov energie pomocou tepla výfukovej pary. V ZSSR tepelné elektrárne poskytujú úsporu až 25 mil. T ekvivalentné palivo za rok (Kogenerácia 11 % všetkého paliva použitého na výrobu elektriny).

CHP je hlavným výrobným článkom v systéme diaľkového vykurovania. Výstavba tepelnej elektrárne je jedným z hlavných smerov rozvoja energetického hospodárstva v ZSSR a ďalších socialistických krajinách. V kapitalistických krajinách sú zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a elektriny obmedzené (hlavne priemyselné zariadenia na kombinovanú výrobu elektriny a tepla).

Svieti .: Sokolov E. Ya., Vykurovacie a vykurovacie siete, M., 1975; Ryzhkin V. Ya., Tepelné elektrárne, M., 1976.

V. Ya Ryzhkin.

Veľká sovietska encyklopédia. - M .: Sovietska encyklopédia. 1969-1978 .

Synonymá:

Pozrite si, čo je „Kombinované teplo a energia“ v iných slovníkoch:

- (CHP), tepelná elektráreň s parnou turbínou, ktorá vyrába a dodáva spotrebiteľom súčasne 2 druhy energie: elektrickú a tepelnú (vo forme horúcej vody, pary). V Rusku dosahuje kapacita jednotlivých KVET 1,5 1,6 GW s hodinovou dovolenkou ... ... Moderná encyklopédia

- (KVET, kogeneračná elektráreň), tepelná elektráreň, ktorá vyrába nielen elektrickú energiu, ale aj teplo dodávané spotrebiteľom vo forme pary a horúcej vody ... Veľký encyklopedický slovník

TEPLOELEKTROCENTRAL, i, manželky. Tepelná elektráreň, ktorá vyrába elektrinu a teplo (teplá voda, para) (KVET). Ozhegovov výkladový slovník. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 ... Ozhegov's Explanatory Dictionary Veľká polytechnická encyklopédia

CHP 26 (Yuzhnaya CHP) v Moskve ... Wikipedia

ÚVOD 4

1 KÚRENIE .. 5

1.1 Všeobecné charakteristiky. 5

1.2 Schematický diagram CHPP .. 10

1.3 Princíp činnosti kogenerácie. jedenásť

1.4 Spotreba tepla a účinnosť KVET ………………………………………………… ..15

2 POROVNANIE RUSKÝCH CHPP SO ZAHRANIČNÝMI .. 17

2.1 Čína. 17

2.2 Japonsko. osemnásť

2.3 India. devätnásť

2.4 Veľká Británia. dvadsať

ZÁVER. 22

REFERENCIE .. 23

ÚVOD

Kombinovaná výroba elektriny a tepla (KVET) - elektrárne s kombinovanou výrobou elektriny a tepla. Vyznačujú sa tým, že teplo z každého kilogramu pary odobratej z turbíny je čiastočne využité na výrobu elektriny a následne pre spotrebiteľov pary a horúcej vody.

KVET je určená na centralizované zásobovanie priemyselných podnikov a miest teplom a elektrickou energiou.

Technicky a ekonomicky správne plánovanie výroby v CHPP umožňuje dosahovať najvyššie prevádzkové ukazovatele pri minimálnych nákladoch všetkých druhov výrobných zdrojov, keďže v CHPP sa teplo pary „spotrebovanej“ v turbínach využíva na výrobu, vykurovanie a zásobovanie teplou vodou.

KÚRENIE CENTRÁLNE

Kombinovaná tepelná elektráreň - elektráreň, ktorá vyrába elektrickú energiu premenou chemickej energie paliva na mechanickú energiu otáčania hriadeľa elektrického generátora.

všeobecné charakteristiky

Kombinovaná elektráreň - tepelná elektráreň , vyrába nielen elektrickú energiu, ale aj teplo dodávané spotrebiteľom vo forme pary a horúcej vody. Použitie odpadového tepla motorov, ktoré otáčajú elektrické generátory, na praktické účely je charakteristickým znakom kogenerácie a nazýva sa Teplofikatsiya. Kombinovaná výroba energie oboch typov prispieva k hospodárnejšiemu využívaniu paliva v porovnaní so samostatnou výrobou elektriny v kondenzačných elektrárňach a tepelnej energie v lokálnych kotolniach. Nahradením lokálnych kotolní, ktoré plytvajú palivom a znečisťujú ovzdušie miest a obcí, centralizovaným vykurovacím systémom prispieva nielen k výraznej úspore paliva, ale aj k zvýšeniu čistoty ovzdušia. , zlepšenie hygienických podmienok obývaných oblastí.

Počiatočným zdrojom energie v CHPP je fosílne palivo (v CHPP s parnou turbínou a plynovou turbínou) alebo jadrové palivo (v plánovaných jadrových CHPP). (1976) parné turbíny CHPP využívajúce organické palivo ( ryža. jeden), ktoré sú spolu s kondenzačnými elektrárňami hlavným typom elektrární s tepelnou parnou turbínou (TPPP). Rozlišujte zariadenia na kombinovanú výrobu tepla a elektriny priemyselného typu - na dodávku tepla do priemyselných podnikov a typ vykurovania - na vykurovanie obytných a verejných budov, ako aj na ich zásobovanie teplou vodou. Teplo z priemyselných KVET sa prenáša na vzdialenosť niekoľkých km(hlavne vo forme tepla pary), z vykurovania - vo vzdialenosti do 20-30 km(vo forme tepla horúcej vody).

Hlavným vybavením parných turbín CHPP sú turbínové agregáty, ktoré premieňajú energiu pracovnej látky (pary) na elektrickú energiu a kotlové agregáty. , výroba pary pre turbíny. Turbínová jednotka obsahuje parnú turbínu a synchrónny generátor. Parné turbíny používané v kogeneračných zariadeniach sa nazývajú kogeneračné turbíny (CT). Medzi nimi sa rozlišujú TT: so spätným tlakom, zvyčajne rovným 0,7-1,5 Mn /m 2 (inštalované v tepelných elektrárňach dodávajúcich paru do priemyselných podnikov); s kondenzáciou a odberom pary pod tlakom 0,7-1,5 Mn /m 2 (pre priemyselných spotrebiteľov) a 0,05-0,25 Mn/m 2 (pre domácich spotrebiteľov); s kondenzáciou a odberom pary (zohrievaním) pri tlaku 0,05-0,25 Mn /m 2 .

Odpadové teplo protitlaku TT môže byť plne využité. Elektrická energia vyvinutá takýmito turbínami však priamo závisí od veľkosti tepelnej záťaže a pri absencii tepelnej záťaže (ako sa to stáva napríklad v lete v teplárňach KVET) nevyrábajú elektrickú energiu. Preto sa protitlakové CT používajú len vtedy, ak je dostatočne rovnomerné tepelné zaťaženie počas celej doby prevádzky KVET (teda hlavne na priemyselných KVET).

Pri TT s kondenzáciou a odberom pary sa na dodávku tepla spotrebiteľom používa iba extrakčná para a teplo prúdu kondenzačnej pary sa vracia do chladiacej vody v kondenzátore a stráca sa. Na zníženie tepelných strát by takýto TT mal pracovať väčšinu času podľa "tepelného" harmonogramu, to znamená s minimálnym "vetraním" prechodom pary do kondenzátora. V ZSSR boli vyvinuté a postavené TT s kondenzáciou a odberom pary, v ktorých je zabezpečené využitie kondenzačného tepla: takéto TT v podmienkach dostatočnej tepelnej záťaže môžu pracovať ako TT s protitlakom. TT s kondenzáciou a odberom pary získali na KVET prevládajúcu distribúciu ako univerzálnu z hľadiska možných prevádzkových režimov. Ich použitie umožňuje prakticky nezávisle regulovať tepelné a elektrické zaťaženie; v konkrétnom prípade pri zníženom tepelnom zaťažení alebo pri jeho absencii môže kogeneračná jednotka fungovať podľa „elektrického“ harmonogramu s potrebným, plným alebo takmer plným elektrickým výkonom.

Elektrický výkon kogeneračných turbínových jednotiek (na rozdiel od kondenzačných jednotiek) sa výhodne nevyberá podľa daného výkonového meradla, ale podľa množstva nimi spotrebovanej čerstvej pary. Preto sú v ZSSR veľké kogeneračné turbínové jednotky unifikované podľa tohto parametra. Turbínové agregáty R-100 s protitlakom, PT-135 s priemyselnými a vykurovacími odbermi a T-175 s vykurovacími odbermi tak majú rovnakú spotrebu čerstvej pary (asi 750 T/h), ale iný elektrický výkon (100, 135 a 175 MW). Kotly vyrábajúce paru pre takéto turbíny majú rovnakú kapacitu (asi 800 T/h). Toto zjednotenie umožňuje použitie rôznych typov turbínových jednotiek s rovnakým vykurovacím zariadením pre kotly a turbíny na jednej KVET. V ZSSR sa zjednotili aj kotlové jednotky používané na prevádzku na TPP na rôzne účely. Takže kotlové jednotky s kapacitou pary 1000 T/h slúži na zásobovanie parou ako kondenzačné turbíny pre 300 MW, a najväčší TT na svete za 250 MW.

Tepelná záťaž teplárenských zariadení je počas roka nerovnomerná. S cieľom znížiť náklady na hlavné energetické zariadenia sa časť tepla (40 – 50 %) v období zvýšeného zaťaženia dodáva spotrebiteľom zo špičkových teplovodných kotlov. Podiel tepla dodaného hlavným energetickým zariadením pri najvyššom zaťažení určuje hodnotu koeficientu CZT (obvykle 0,5-0,6). Rovnako tak je možné pokryť špičky tepelného (parného) priemyselného zaťaženia (asi 10-20% maxima) nízkotlakovými špičkovými parnými kotlami. Uvoľňovanie tepla sa môže vykonávať podľa dvoch schém ( ryža. 2). V otvorenom okruhu je para z turbín nasmerovaná priamo k spotrebiteľom. V uzavretom okruhu sa teplo dodáva do nosiča tepla (para, voda) dopravovaného k spotrebiteľom cez výmenníky tepla (para-para a para-voda). Výber schémy je do značnej miery určený vodným režimom CHPP.

Kogeneračné jednotky využívajú tuhé, kvapalné alebo plynné palivá. Vzhľadom na väčšiu blízkosť KVET k obývaným oblastiam vo väčšej miere využívajú hodnotnejšie, menej znečisťujúce palivo s tuhými emisiami – vykurovací olej a plyn (v porovnaní s KVET). Na ochranu povodia pred znečistením pevnými časticami sa používajú zberače popola (ako v štátnej okresnej elektrárni). , na rozptyl v atmosfére pevných častíc, oxidov síry a dusíka sa stavajú komíny s výškou do 200-250 m. Kogeneračné jednotky postavené v blízkosti spotrebiteľov tepla sú zvyčajne v značnej vzdialenosti od zdrojov zásobovania vodou. Preto väčšina KVET používa systém zásobovania cirkuláciou vody s umelými chladičmi - Chladiace veže. Priamotokové zásobovanie vodou v KVET je zriedkavé.

Elektrárne s plynovou turbínou využívajú plynové turbíny ako pohon elektrických generátorov. Dodávka tepla spotrebiteľom sa uskutočňuje na úkor tepla odoberaného pri chladení vzduchu stlačeného kompresormi agregátu plynovej turbíny a tepla plynov odvádzaných v turbíne. Kombinované plynové elektrárne (vybavené blokmi parnej turbíny a plynovej turbíny) a jadrové elektrárne môžu fungovať aj ako CHP.

Ryža. 1. Celkový pohľad na kombinovanú výrobu elektriny a tepla.

Ryža. 2. Najjednoduchšie schémy kombinovanej výroby tepla a elektriny s rôznymi turbínami a rôznymi schémami zásobovania parou: a - turbína s protitlakom a odberom pary, zásobovanie teplom - podľa otvorenej schémy; b - kondenzačná turbína s odberom pary, dodávka tepla - podľa otvorených a uzavretých okruhov; PK - parný kotol; PP - prehrievač; PT - parná turbína; G - elektrický generátor; K - kondenzátor; P - riadený odber výrobnej pary pre technologické potreby priemyslu; T - riadená voľba vykurovania pre vykurovanie; TP - spotrebiteľ tepla; OT - vykurovacie zaťaženie; KN a PN - čerpadlá na kondenzát a napájanie; LDPE a HDPE - vysokotlakové a nízkotlakové ohrievače; D - odvzdušňovač; PB - nádrž na napájaciu vodu; SP - sieťový ohrievač; CH - sieťové čerpadlo.

Schematický diagram CHP

Ryža. 3. Schematický diagram CHPP.

Na rozdiel od KVET vyrába KVET a dodáva spotrebiteľom nielen elektrickú energiu, ale aj tepelnú energiu vo forme horúcej vody a pary.

Na dodávku teplej vody sa používajú sieťové ohrievače (kotly), v ktorých sa voda ohrieva parou z odberov turbínového kúrenia na požadovanú teplotu. Voda v sieťových ohrievačoch sa nazýva sieťová voda. Po ochladení u spotrebičov sa voda z vodovodu čerpá späť do hlavných ohrievačov. Kondenzát z kotlov sa odčerpáva do odvzdušňovača.

Para dodávaná do výroby je využívaná spotrebiteľmi závodu na rôzne účely. Povaha tohto využitia závisí od možnosti návratu priemyselného kondenzátu do SC CHP. Kondenzát vrátený z výroby, ak jeho kvalita zodpovedá štandardom výroby, sa do odvzdušňovača dostáva čerpadlom inštalovaným za zbernou nádržou. V opačnom prípade sa privádza do WPU na príslušnú úpravu (odsolenie, zmäkčenie, odželeznenie atď.).

Závod CHP je zvyčajne vybavený bubnovými kozmickými loďami. Z týchto kozmických lodí je malá časť kotlovej vody vyfukovaná do kontinuálneho odkalovacieho expandéra a potom cez výmenník tepla odvádzaná do odpadu. Vypustená voda sa nazýva odkalená voda. Para generovaná v expandéri je zvyčajne smerovaná do odvzdušňovača.

Princíp činnosti kogenerácie

Zoberme si základnú technologickú schému CHPP (obr. 4), ktorá charakterizuje zloženie jej častí, všeobecný sled technologických procesov.

Ryža. 4. Hlavná technologická schéma CHPP.

CHPP obsahuje palivovú hospodárnosť (FC) a zariadenia na jeho prípravu pred spaľovaním (FF). Spotreba paliva zahŕňa prijímacie a vykladacie zariadenia, dopravné mechanizmy, sklady paliva, zariadenia na predbežnú prípravu paliva (drviarne).

Splodiny horenia paliva - spaliny sú odsávané odsávačmi dymu (DS) a odvádzané komínmi (DTR) do atmosféry. Nehorľavá časť tuhých palív vypadáva v peci vo forme trosky (III) a značná časť vo forme jemných častíc je odnášaná so spalinami. Na ochranu atmosféry pred emisiami popolčeka sú pred odsávače dymu inštalované zberače popola (AC). Troska a popol sa zvyčajne odvážajú na skládky popola. Vzduch potrebný na spaľovanie je privádzaný do spaľovacej komory dúchacími ventilátormi. Odsávače dymu, komín, dúchacie ventilátory tvoria fúkaciu jednotku stanice (TDU).

Vyššie uvedené úseky tvoria jednu z hlavných technologických ciest - dráhu palivo-plyn-vzduch.

Druhou najdôležitejšou technologickou cestou elektrárne s parnou turbínou je parovodná, ktorá zahŕňa parovodnú časť parogenerátora, tepelný stroj (TD), hlavne parnú turbínu, kondenzačnú jednotku vrátane kondenzátora. (K) a čerpadlo na kondenzát (KH), systém zásobovania technickou vodou (TV) s čerpadlami chladiacej vody (NOV), jednotka na úpravu a napájanie vody vrátane úpravy vody (VO), vysokotlakové a nízkotlakové ohrievače (LDPE a HDPE). ), napájacie čerpadlá (PN), ako aj parovodov a vodovodných potrubí.

V systéme palivovo-plyn-vzduch sa chemicky viazaná energia paliva pri spaľovaní v spaľovacej komore uvoľňuje vo forme tepelnej energie prenášanej sálaním a konvekciou cez steny kovu potrubného systému parný generátor na vodu a paru vytvorenú z vody. Tepelná energia pary sa v turbíne premieňa na kinetickú energiu prúdenia, ktorá sa prenáša na rotor turbíny. Mechanická energia otáčania rotora turbíny pripojeného k rotoru elektrického generátora (EG) sa premieňa na energiu elektrického prúdu, ktorý je odvádzaný po odpočítaní vlastnej spotreby elektrickému spotrebiču.

Teplo pracovnej tekutiny, ktorá pracovala v turbínach, je možné využiť pre potreby externých odberateľov tepla (TP).

Spotreba tepla sa vyskytuje v týchto oblastiach:

1. Spotreba na technologické účely;

2. Spotreba na vykurovanie a vetranie obytných, verejných a priemyselných budov;

3. Spotreba pre ostatné potreby domácnosti.

Harmonogram spotreby technologickej spotreby tepla závisí od charakteristík výroby, prevádzkového režimu a pod. Sezónna konzumácia sa v tomto prípade vyskytuje len v pomerne ojedinelých prípadoch. Vo väčšine priemyselných podnikov je rozdiel medzi zimnou a letnou spotrebou tepla na technologické účely nepatrný. Malý rozdiel sa dosiahne iba vtedy, ak sa časť procesnej pary použije na vykurovanie, ako aj v dôsledku zvýšenia tepelných strát v zime.

Pre spotrebiteľov tepla sa na základe početných prevádzkových údajov nastavujú energetické ukazovatele, t.j. normy množstva tepla spotrebovaného rôznymi druhmi výroby na jednotku vyrobených výrobkov.

Druhá skupina spotrebiteľov, zásobovaných teplom na vykurovanie a vetranie, sa vyznačuje výraznou rovnomernosťou spotreby tepla počas dňa a prudkou nerovnomernosťou spotreby tepla počas celého roka: od nuly v lete po maximum v zime.

Tepelný výkon vykurovania je priamo závislý od vonkajšej teploty, t.j. od klimatických a meteorologických faktorov.

Pri uvoľňovaní tepla zo stanice môže slúžiť ako nosič tepla para a horúca voda ohrievaná v sieťových ohrievačoch parou z turbínových odberov. Výber jedného alebo druhého chladiva a jeho parametrov sa rozhoduje na základe požiadaviek výrobnej technológie. V niektorých prípadoch sa nízkotlaková para spotrebovaná pri výrobe (napríklad po parných bucharoch) používa na účely vykurovania a vetrania. Niekedy sa para používa na vykurovanie priemyselných budov, aby sa predišlo samostatnému vykurovaciemu systému s horúcou vodou.

Bočný prívod pary na účely vykurovania je jednoznačne nevhodný, pretože potreby vykurovania je možné ľahko uspokojiť horúcou vodou, pričom všetok kondenzát vykurovacej pary zostáva na stanici.

Dodávka teplej vody na technologické účely je pomerne zriedkavá. Horúcu vodu spotrebúvajú iba priemyselné odvetvia, ktoré ju spotrebúvajú na preplachovanie a iné podobné procesy a kontaminovaná voda sa už do stanice nevracia.

Teplá voda dodávaná pre účely vykurovania a vetrania je na stanici ohrievaná v sieťových ohrievačoch parou z regulovaného výstupu s tlakom 1,17-2,45 bar. Pri tomto tlaku sa voda zohreje na teplotu 100-120 °C.

Pri nízkych vonkajších teplotách sa však uvoľňovanie veľkého množstva tepla pri takejto teplote vody stáva nepraktickým, pretože množstvo vody cirkulujúcej v sieti a tým aj spotreba elektrickej energie na jej čerpanie výrazne stúpa. Preto sú okrem hlavných ohrievačov poháňaných parou z riadeného odberu inštalované špičkové ohrievače, do ktorých je privádzaná vykurovacia para s tlakom 5,85-7,85 bar z odberu vyššieho tlaku alebo priamo z kotlov cez redukčno-chladiacu jednotku. .

Čím vyššia je počiatočná teplota vody, tým nižšia je spotreba energie na pohon sieťových čerpadiel, ako aj priemer tepelných trubíc. V súčasnosti sa v špičkových ohrievačoch voda ohrieva najčastejšie na teplotu 150 ton od spotrebiteľa, pri čisto vykurovacej záťaži má zvyčajne teplotu okolo 70.

1.4. Spotreba tepla a účinnosť KVET

Kombinované teplárne dodávajú spotrebiteľom elektrickú energiu a teplo parou spotrebovanou v turbíne. V Sovietskom zväze je obvyklé rozdeliť náklady na teplo a palivo medzi tieto dva druhy energie:

2) na výrobu a dodávku tepla:

	,	(3.3)
	,	(3.3a)

kde - spotreba tepla pre externého spotrebiteľa; - dodávka tepla spotrebiteľovi; h t je účinnosť uvoľňovania tepla turbínovou jednotkou, berúc do úvahy tepelné straty pri uvoľňovaní tepla (v sieťových ohrievačoch, parovodoch atď.); h t = 0,98-0,99.

Celková spotreba tepla pre turbínovú jednotku Q ktorý sa skladá z tepelného ekvivalentu vnútorného výkonu turbíny 3600 N i, odber tepla pre externého spotrebiteľa Q t a tepelné straty v kondenzátore turbíny Q j) Všeobecná rovnica tepelnej bilancie zariadenia kogeneračnej turbíny má tvar

Pre CHPP ako celok, berúc do úvahy účinnosť parného kotla h AC a účinnosť prenosu tepla h tr dostaneme:

	;	(3.6)
	.	(3.6a)

Hodnotu určuje najmä hodnota hodnota - hodnota.

Výroba elektriny pomocou odpadového tepla výrazne zvyšuje efektívnosť výroby elektriny v KVET v porovnaní s IES a vedie k výraznej úspore paliva v krajine.

Záver k prvej časti

Kogenerácia teda nie je zdrojom rozsiahleho znečistenia územia lokality. Technicky a ekonomicky správne plánovanie výroby na KVET umožňuje dosahovať najvyššie prevádzkové ukazovatele pri minimálnych nákladoch na všetky druhy výrobných zdrojov, keďže v KVET sa teplo „spotrebovanej“ pary v turbínach využíva pre potreby výroby, vykurovania a prípravy teplej vody. zásobovanie

POROVNANIE RUSKÝCH CHPP SO ZAHRANIČNÝMI

Najväčšími svetovými krajinami vyrábajúcimi elektrinu sú Spojené štáty americké, Čína, z ktorých každá vyrába 20 % svetovej produkcie, a Japonsko, Rusko a India, ktoré sú štyrikrát nižšie ako oni.

Čína

Spotreba energie v Číne sa do roku 2030 podľa prognózy korporácie ExxonMobil viac ako zdvojnásobí. Vo všeobecnosti bude ČĽR v tomto čase predstavovať približne 1/3 globálneho nárastu dopytu po elektrickej energii. Táto dynamika sa podľa ExxonMobil zásadne líši od situácie v Spojených štátoch, kde je prognóza rastu dopytu veľmi mierna.

V súčasnosti je štruktúra výrobných kapacít ČĽR nasledovná. Približne 80 % elektriny vyrobenej v Číne zabezpečujú uhoľné elektrárne, čo súvisí s prítomnosťou veľkých ložísk uhlia v krajine. 15 % zabezpečujú vodné elektrárne, 2 % pripadajú na jadrové elektrárne a po 1 % vykurovacie oleje, plynové tepelné elektrárne a iné elektrárne (veterné a pod.). Čo sa týka prognóz, v blízkej budúcnosti (2020) zostane dominantná úloha uhlia v čínskom energetickom sektore, avšak podiel jadrovej energie (až 13 %) a podiel zemného plynu (až 7 %) 1 výrazne narastie, ktorého využívanie výrazne zlepší environmentálnu situáciu v rýchlo sa rozvíjajúcich mestách ČĽR.

Japonsko

Celkový inštalovaný výkon elektrární v Japonsku dosahuje 241,5 milióna kW. Z toho 60 % tvoria tepelné elektrárne (vrátane tepelných elektrární na plyn – 25 %, vykurovací olej – 19 %, uhlie – 16 %). Jadrové elektrárne predstavujú 20 %, vodné elektrárne 19 % z celkových výrobných kapacít. V Japonsku je 55 tepelných elektrární s inštalovaným výkonom nad 1 milión kW. Najväčšie z nich sú plynové: Kawagoe(Chubu Electric) - 4,8 milióna kW, Higashi(Tohoku Electric) - 4,6 milióna kW, vykurovací olej Kashima (Tokyo Electric) - 4,4 milióna kW a uhoľný Hekinan (Chubu Electric) - 4,1 milióna kW.

Tabuľka 1-Výroba elektriny v TPP podľa IEEJ-Inštitútu energetickej ekonomiky, Japonsko (Institute of Energy Economics, Japan)

India

Asi 70 % elektriny spotrebovanej v Indii vyrábajú tepelné elektrárne. Program elektrifikácie, ktorý prijali orgány krajiny, urobil z Indie jeden z najatraktívnejších trhov pre investície a podporu inžinierskych služieb. V posledných rokoch robí republika dôsledné kroky k vytvoreniu plnohodnotného a spoľahlivého elektroenergetiky. Skúsenosti Indie sú pozoruhodné tým, že v krajine, ktorá trpí nedostatkom uhľovodíkových surovín, sa aktívne usiluje o rozvoj alternatívnych zdrojov energie. Zvláštnosťou spotreby elektriny v Indii, ktorú zaznamenali ekonómovia Svetovej banky, je to, že rast spotreby domácností je výrazne obmedzený nedostatočným prístupom k elektrine pre takmer 40 % obyvateľov (podľa iných zdrojov je prístup k elektrine obmedzený pre 43 % obyvateľov miest a 55 % obyvateľov vidieka). Ďalšou chorobou tamojšej energetiky je nespoľahlivosť dodávok. Výpadky elektriny sú bežnou situáciou aj vo veľkých ročníkoch a priemyselných centrách krajiny.

Vzhľadom na súčasnú ekonomickú realitu je India podľa Medzinárodnej agentúry pre energiu jednou z mála krajín, kde sa očakáva, že spotreba elektriny bude v dohľadnej budúcnosti neustále rásť. Ekonomika tejto krajiny, druhej na svete z hľadiska počtu obyvateľov, patrí medzi najrýchlejšie rastúce. Za posledné dve desaťročia bol priemerný ročný rast HDP 5,5 %. Vo fiškálnom roku 2007/08 podľa Centrálnej štatistickej organizácie Indie dosiahol HDP 1059,9 miliardy USD, čím sa krajina stala 12. najväčšou ekonomikou sveta. V štruktúre HDP majú dominantné postavenie služby (55,9 %), nasleduje priemysel (26,6 %) a poľnohospodárstvo (17,5 %). V krajine zároveň v júli tohto roku podľa neoficiálnych údajov padol akýsi päťročný rekord - dopyt po elektrine prevýšil ponuku o 13,8 %.

Viac ako 50 % elektriny v Indii vyrábajú tepelné elektrárne spaľujúce uhlie. India je súčasne tretím najväčším svetovým producentom uhlia a tretím spotrebiteľom tohto zdroja na svete, pričom zostáva čistým vývozcom uhlia. Tento druh paliva zostáva najdôležitejším a najhospodárnejším pre energetický sektor v Indii, kde až štvrtina obyvateľov žije pod hranicou chudoby.

Veľká Británia

V Spojenom kráľovstve dnes uhoľné elektrárne vyrábajú asi tretinu spotreby elektriny v krajine. Tieto elektrárne vypúšťajú do atmosféry milióny ton skleníkových plynov a pevných toxických častíc, preto ekológovia neustále naliehajú na vládu, aby tieto elektrárne okamžite zatvorila. Problém je ale v tom, že časť elektriny vyrobenej v tepelných elektrárňach stále nie je čím doplniť.

Záver k druhej časti

Rusko je teda podradné za najväčšími svetovými krajinami vyrábajúcimi elektrinu, USA a Čínou, ktoré vytvárajú 20 % svetovej produkcie a sú na rovnakej úrovni ako Japonsko a India.

ZÁVER

Táto esej popisuje typy zariadení na kombinovanú výrobu tepla a elektriny. Považuje sa za schematický diagram, účel prvkov štruktúry a popis ich práce. Boli stanovené hlavné faktory účinnosti stanice.

© stránka 2015-2019
Všetky práva patria ich autorom. Táto stránka si nenárokuje autorstvo, ale poskytuje bezplatné používanie.
Dátum vytvorenia stránky: 2016-08-08

Zásobovanie obyvateľstva teplom a elektrickou energiou je jednou z hlavných úloh štátu. Navyše si nemožno predstaviť rozvinutý výrobný a spracovateľský priemysel bez výroby elektriny, bez ktorej ekonomika krajiny v zásade nemôže existovať.

Jedným zo spôsobov, ako vyriešiť problém s nedostatkom energie, je vybudovanie kogenerácie. Dekódovanie tohto pojmu je celkom jednoduché: ide o takzvanú kombinovanú výrobu tepla a elektriny, ktorá je jedným z najbežnejších typov tepelných elektrární. U nás sú veľmi rozšírené, keďže poháňajú organické fosílne palivá (uhlie), ktorých vlastnosti sú veľmi skromné.

Zvláštnosti

To je to, čo je CHP. Dekódovanie konceptu je vám už známe. Aké sú však vlastnosti tohto typu elektrárne? Koniec koncov, nie je náhoda, že sú vyčlenení v samostatnej kategórii!?

Faktom je, že vyrábajú nielen elektrinu, ale aj teplo, ktoré sa spotrebiteľom dodáva vo forme horúcej vody a pary. Treba si uvedomiť, že elektrina je vedľajším produktom, keďže para dodávaná do vykurovacích systémov najskôr roztáča turbíny generátorov. Dobrá vec na spojení dvoch zariadení (kotolňa a elektráreň) je, že môže výrazne znížiť spotrebu paliva.

To však vedie aj k pomerne nevýznamnej „oblasti distribúcie“ CHP. Dekódovanie je jednoduché: keďže zo stanice je dodávaná nielen elektrina, ktorú je možné prepravovať tisíce kilometrov s minimálnymi stratami, ale aj ohriata chladiaca kvapalina, nemôžu byť umiestnené v značnej vzdialenosti od osady. Nie je prekvapujúce, že takmer všetky KVET sú postavené v bezprostrednej blízkosti miest, ktorých obyvatelia vykurujú a svietia.

Ekologický význam

Vzhľadom na to, že pri výstavbe takejto elektrárne je možné zbaviť sa mnohých starých mestských kotolní, ktoré zohrávajú mimoriadne negatívnu úlohu v ekologickom stave územia (obrovské množstvo sadzí), čistota vzduchu v meste sa dá niekedy aj rádovo zlepšiť. Nové kogeneračné jednotky navyše umožňujú eliminovať haldy odpadu na mestských skládkach.

Najnovšie čistiace zariadenia vám umožňujú efektívne čistiť odpad a energetická účinnosť takéhoto riešenia sa ukazuje ako mimoriadne vysoká. Takže uvoľnenie energie zo spaľovania tony ropy je totožné s objemom, ktorý sa uvoľní pri likvidácii dvoch ton plastu. A toto „dobré“ bude stačiť na ďalšie desaťročia!

Výstavba kogeneračnej jednotky najčastejšie zahŕňa použitie fosílnych palív, ako sme už diskutovali vyššie. V posledných rokoch sa však plánuje vytvorenie, ktoré bude namontované v odľahlých oblastiach Ďalekého severu. Keďže zásobovanie palivom je mimoriadne náročné, jediným spoľahlivým a stálym zdrojom energie je jadrová energia.

Akí sú?

Existujú tepelné elektrárne (fotky z nich sú v článku), priemyselné a "domáce", vykurovanie. Ako už z názvu možno tušíte, priemyselné elektrárne poskytujú elektrinu a teplo veľkým priemyselným podnikom.

Často sa stavajú ešte vo fáze výstavby závodu a tvoria s ním jedinú infraštruktúru. V súlade s tým sa „domáce“ odrody stavajú neďaleko obytných štvrtí mesta. V priemyselných aplikáciách sa prenáša vo forme horúcej pary (nie viac ako 4-5 km), v prípade vykurovania - pomocou horúcej vody (20-30 km).

Informácie o zariadení stanice

Hlavným vybavením týchto podnikov sú turbínové jednotky, ktoré premieňajú mechanickú energiu na elektrickú energiu, a kotly, ktoré sú zodpovedné za výrobu pary, ktorá otáča zotrvačníky generátorov. Turbínový agregát zahŕňa ako vlastnú turbínu, tak aj synchrónny generátor. Rúry s protitlakom 0,7-1,5 MN / m2 sú inštalované na tých kogeneračných jednotkách, ktoré zásobujú priemyselné zariadenia teplom a energiou. Na poskytovanie domácich spotrebiteľov sa používajú modely s tlakom 0,05-0,25 MN / m2.

Problémy s efektívnosťou

V zásade sa dá všetko vzniknuté teplo naplno využiť. To je len množstvo elektriny, ktoré sa vyrobí v CHPP (dekódovanie tohto pojmu už poznáte), priamo závisí od tepelného zaťaženia. Jednoducho povedané, v období jar-leto jeho produkcia klesá takmer na nulu. Protitlakové zariadenia sa teda využívajú len na zásobovanie priemyselných kapacít, v ktorých je spotreba viac-menej rovnomerná počas celého obdobia.

Kondenzačné jednotky

V tomto prípade sa na dodávku tepla spotrebiteľom používa iba takzvaná „extrakčná para“ a všetko ostatné teplo sa často jednoducho stratí a rozptýli sa v prostredí. Aby sa znížili energetické straty, musia takéto kogeneračné jednotky pracovať s minimálnym tepelným výstupom do kondenzačnej jednotky.

Od čias ZSSR sa však stavali také stanice, v ktorých je konštrukčne zabezpečený hybridný režim: môžu fungovať ako konvenčné kondenzačné kogeneračné zariadenia, ale ich turbínový generátor je celkom schopný prevádzky v protitlakovom režime.

Univerzálne odrody

Nie je prekvapujúce, že zariadenia na kondenzáciu pary sú tie, ktoré si získali maximálnu popularitu vďaka svojej všestrannosti. Takže len oni umožňujú prakticky nezávisle regulovať elektrické a tepelné zaťaženie. Aj keď sa s tepelnou záťažou vôbec nepočíta (v prípade obzvlášť horúceho leta), obyvateľstvo bude zásobované elektrickou energiou podľa predchádzajúceho harmonogramu (teplotná elektráreň Zapadnaya v Petrohrade).

"Tepelné" typy CHP

Ako ste už pochopili, výroba tepla v tomto type elektrárne je mimoriadne nerovnomerná počas celého roka. V ideálnom prípade asi 50% horúcej vody alebo pary ide spotrebiteľom tepla a zvyšok nosiča tepla sa používa na výrobu elektriny. Takto funguje kogeneračná jednotka Yugo-Zapadnaya v hlavnom meste Severu.

Uvoľňovanie tepla sa vo väčšine prípadov uskutočňuje podľa dvoch schém. Ak sa používa otvorená verzia, horúca para z turbín ide priamo k spotrebiteľom. Ak bola zvolená uzavretá prevádzka, chladiaca kvapalina sa dodáva po prechode cez výmenníky tepla. Výber schémy sa určuje na základe mnohých faktorov. V prvom rade sa berie do úvahy vzdialenosť od objektu zásobovaného teplom a elektrinou, počet obyvateľov a ročné obdobie. Kogeneračná jednotka Yugo-Zapadnaya v Petrohrade teda funguje v uzavretom režime, pretože poskytuje vyššiu efektivitu.

Vlastnosti paliva

Možno použiť pevné, kvapalné a. Keďže kogeneračné jednotky sú často postavené v tesnej blízkosti veľkých sídiel a miest, je často potrebné použiť ich pomerne cenné druhy, plyn a vykurovací olej. Využitie uhlia a odpadu ako takého je u nás skôr obmedzené, keďže nie všetky stanice majú nainštalované moderné efektívne zariadenie na čistenie vzduchu.

Na čistenie výfukových plynov z inštalácií sa používajú špeciálne lapače pevných častíc. Aby sa pevné častice rozptýlili v dostatočne vysokých vrstvách atmosféry, budujú sa potrubia s výškou 200-250 metrov. Všetky teplárne (KVET) sa spravidla nachádzajú v dostatočne veľkej vzdialenosti od vodárenských zdrojov (rieky a nádrže). Preto sa používajú umelé systémy, ktoré zahŕňajú chladiace veže. Priamo prúdiaca voda je extrémne vzácna, vo veľmi špecifických podmienkach.

Vlastnosti čerpacích staníc

Kogeneračné jednotky spaľujúce plyn sú oddelené. Dodávka tepla spotrebiteľom sa uskutočňuje nielen na úkor energie, ktorá vzniká pri spaľovaní, ale aj pri využití tepla z plynov, ktoré v tomto prípade vznikajú. Účinnosť takýchto zariadení je mimoriadne vysoká. V niektorých prípadoch môžu byť jadrové elektrárne použité aj ako CHP. To je bežné najmä v niektorých arabských krajinách.

Tam tieto stanice plnia dve úlohy naraz: poskytujú obyvateľom elektrickú energiu a technickú vodu, keďže súčasne plnia funkcie.Teraz sa budeme zaoberať hlavnými KVET v našej krajine a susedných krajinách.

Jugo-Zapadnaya, Petrohrad

U nás je známa Zapadnaya CHPP, ktorá sa nachádza v Petrohrade. Registrovaný ako OJSC Yugo-Zapadnaya CHPP. Výstavba tohto moderného zariadenia plnila niekoľko funkcií naraz:

Kompenzácia za vážny nedostatok tepelnej energie, ktorý bránil zintenzívneniu bytového programu.
Zlepšenie spoľahlivosti a energetickej účinnosti mestského systému ako celku, keďže práve s týmto aspektom mal Petrohrad problémy. CHPP tento problém čiastočne vyriešil.

Ale táto stanica je známa aj tým, že ako jedna z prvých v Rusku spĺňa najprísnejšie ekologické požiadavky. Pre nový podnik vyčlenila mestská samospráva plochu viac ako 20 hektárov. Faktom je, že na výstavbu bola vyčlenená rezervná oblasť, ktorá zostala z okresu Kirovsky. V týchto častiach sa nachádzal starý zber popola z CHPP-14, a preto územie nebolo vhodné na bytovú výstavbu, ale je mimoriadne dobre situované.

Spustenie sa uskutočnilo koncom roka 2010 a na slávnosti boli prítomní takmer všetci predstavitelia mesta. Do prevádzky boli uvedené dve najmodernejšie automatické kotolne.

Murmansk

Mesto Murmansk je známe ako základňa našej flotily pri Baltskom mori. Vyznačuje sa však aj extrémnou tvrdosťou klimatických podmienok, ktoré kladú určité požiadavky na jeho energetický systém. Nie je prekvapujúce, že KVET Murmansk je v mnohých smeroch úplne unikátnym technickým zariadením, a to aj v celoštátnom meradle.

Do prevádzky bola uvedená v roku 1934 a odvtedy pravidelne zásobuje obyvateľov mesta teplom a elektrinou. V prvých piatich rokoch však bola Murmanská kogenerácia obyčajnou elektrárňou. Prvých 1150 metrov kúrenia bolo položených až v roku 1939. Ide o zanedbanú vodnú elektráreň Nizhne-Tulomskaja, ktorá takmer úplne pokryla elektrickú potrebu mesta, a preto bolo možné uvoľniť časť výroby tepla na vykurovanie mestských domov.

Zariadenie sa vyznačuje tým, že celoročne pracuje vo vyváženom režime, keďže jeho tepelný a „výkonový“ výkon sú približne rovnaké. V podmienkach polárnej noci však CHPP v niektorých vrcholných momentoch začína využívať väčšinu paliva špeciálne na výrobu elektriny.

Stanica Novopolotsk, Bielorusko

Projektovanie a výstavba tohto zariadenia sa začala v auguste 1957. Nový Novopolotsk CHPP mal vyriešiť otázku nielen vykurovania mesta, ale aj dodávky elektriny do budovanej ropnej rafinérie v tej istej oblasti. V marci 1958 bol projekt definitívne podpísaný, schválený a schválený.

Prvá etapa bola uvedená do prevádzky v roku 1966. Druhý bol uvedený na trh v roku 1977. V tom istom čase bola novopolotská CHPP prvýkrát modernizovaná, jej špičková kapacita bola zvýšená na 505 MW a o niečo neskôr bola položená tretia etapa výstavby, dokončená v roku 1982. V roku 1994 bola stanica prerobená na skvapalnený zemný plyn.

K dnešnému dňu sa už do modernizácie podniku investovalo približne 50 miliónov amerických dolárov. Vďaka takejto pôsobivej peňažnej infúzii bol podnik nielen úplne presunutý na plyn, ale dostal aj obrovské množstvo úplne nových zariadení, ktoré stanici umožnia slúžiť desiatky rokov.

závery

Napodiv, ale dnes sú to zastarané kogeneračné jednotky, ktoré sú skutočne univerzálnymi a perspektívnymi stanicami. Pomocou moderných neutralizátorov a filtrov možno vodu zohriať spálením takmer všetkého odpadu, ktorý osada vyprodukuje. Tým sa dosiahne trojitá výhoda:

Skládky sú vyložené a vyčistené.
Mesto dostáva lacnú elektrinu.
Problém s vykurovaním sa rieši.

Okrem toho je v pobrežných oblastiach celkom možné postaviť tepelné elektrárne, ktoré zároveň budú pôsobiť ako zariadenia na odsoľovanie morskej vody. Takáto kvapalina je celkom vhodná na zavlažovanie, pre komplexy hospodárskych zvierat a priemyselné podniky. Jedným slovom, skutočná technológia budúcnosti!

Moderný svet si vyžaduje obrovské množstvo energie (elektrickej aj tepelnej), ktorá sa vyrába v rôznych typoch elektrární.

Človek sa naučil získavať energiu z viacerých zdrojov (uhľovodíkové palivo, jadrové zdroje, padajúca voda, vietor atď.) Najžiadanejšie a najúčinnejšie však dodnes zostávajú tepelné a jadrové elektrárne, o ktorých bude ešte reč.

Čo je jadrová elektráreň?

Jadrová elektráreň (JE) je zariadenie, ktoré využíva na výrobu energie štiepnu reakciu jadrového paliva.

Pokusy využiť riadenú (t. j. riadenú, predvídateľnú) jadrovú reakciu na výrobu elektriny podnikli sovietski a americkí vedci súčasne - v 40. rokoch minulého storočia. V 50. rokoch sa „mierový atóm“ stal realitou a v mnohých krajinách sveta začali stavať jadrové elektrárne.

Stredobodom každej jadrovej elektrárne je jadrové zariadenie, v ktorom prebieha reakcia. Pri rozpade rádioaktívnych látok sa uvoľňuje obrovské množstvo tepla. Uvoľnená tepelná energia sa používa na ohrev nosiča tepla (spravidla vody), ktorý naopak ohrieva vodu v sekundárnom okruhu, kým sa nepremení na paru. Horúca para roztáča turbíny a tým generuje elektrinu.

Spory o vhodnosti využitia atómovej energie na výrobu elektriny vo svete neutíchajú. Priaznivci jadrových elektrární hovoria o ich vysokej produktivite, bezpečnosti reaktorov najnovšej generácie a o tom, že takéto elektrárne neznečisťujú životné prostredie. Odporcovia tvrdia, že jadrové elektrárne sú potenciálne mimoriadne nebezpečné a ich prevádzka a najmä likvidácia vyhoreného paliva je spojená s obrovskými nákladmi.

čo je TPP?

Najtradičnejším a najrozšírenejším typom elektrární vo svete sú tepelné elektrárne. Tepelné elektrárne (takto znie táto skratka) vyrábajú elektrickú energiu spaľovaním uhľovodíkových palív – plynu, uhlia, vykurovacieho oleja.

Schéma prevádzky TPP je nasledovná: pri spaľovaní paliva vzniká veľké množstvo tepelnej energie, pomocou ktorej sa ohrieva voda. Voda sa premieňa na prehriatu paru, ktorá sa privádza do turbínového generátora. Turbíny, ktoré sa otáčajú, uvádzajú do pohybu časti elektrického generátora, pričom vzniká elektrická energia.

V niektorých CHPP fáza prenosu tepla do nosiča tepla (voda) chýba. Využívajú zariadenia s plynovou turbínou, v ktorých turbínu roztáčajú plyny získané priamo zo spaľovania paliva.

Významnou výhodou TPP je dostupnosť a relatívna lacnosť paliva. Termálne stanice však majú aj nevýhody. V prvom rade ide o ekologickú hrozbu pre životné prostredie. Pri spaľovaní paliva sa do atmosféry uvoľňuje veľké množstvo škodlivých látok. Na zvýšenie bezpečnosti TPP sa používa množstvo metód vrátane: obohacovania paliva, inštalácie špeciálnych filtrov, ktoré zachytávajú škodlivé zlúčeniny, využitia recirkulácie spalín atď.

Čo je CHP?

Samotný názov tohto objektu sa podobá predchádzajúcemu a v skutočnosti kogeneračná jednotka, podobne ako tepelné elektrárne, premieňa tepelnú energiu spáleného paliva. Ale okrem elektriny dodávajú teplo spotrebiteľom aj kombinované teplárne (takto je to KVET). Kogeneračné jednotky sú obzvlášť dôležité v chladných klimatických zónach, kde je potrebné zabezpečiť vykurovanie obytných budov a priemyselných budov. To je dôvod, prečo je v Rusku toľko kogeneračných jednotiek, kde sa tradične používa ústredné kúrenie a zásobovanie vodou v mestách.

Podľa princípu činnosti sú kogeneračné jednotky klasifikované ako kondenzačné elektrárne, ale na rozdiel od nich sa v zariadeniach na kombinovanú výrobu tepla a elektriny časť vyrobenej tepelnej energie využíva na výrobu elektriny a druhá časť na ohrev chladiacej kvapaliny, ktorá sa dodáva spotrebiteľovi.

KGJ je efektívnejšia ako klasická KVET, pretože umožňuje maximálne využitie vyrobenej energie. Po otočení elektrického generátora zostáva para horúca a táto energia sa môže použiť na vykurovanie.

Okrem tepla sú to jadrové elektrárne, ktoré by mali v budúcnosti zohrávať vedúcu úlohu v zásobovaní severných miest elektrinou a teplom.