Теплоэлектроцентраль

Преимущества и недостатки ГТ ТЭЦ

Преимущества

В сравнении с паротурбинными тепловыми электростанциями ГТ ТЭЦ требуют меньших суммарных капитальных затрат при возведении, более просты в обслуживании. Они не имеют котлов высокого давления, не требуют специальных охлаждающих устройств для сброса избыточной тепловой энергии, мощность на единицу массы у них значительно выше. В то же время мощность единичного агрегата ГТ ТЭЦ ограничена более тяжёлыми условиями работы турбины. ГТ ТЭЦ не может использовать тяжёлое и твёрдое топливо, возможности оптимизации процесса сгорания на паровой ТЭЦ шире.

В сравнении с крупными газопоршневыми станциями ГТ ТЭЦ отличается гораздо большим ресурсом, но при этом дороже и требует более квалифицированного обслуживания. Газовая турбина менее требовательна к горючим качествам газа, чем поршневая машина, и более экологически чиста.

Недостатки

По соотношению вырабатываемой электрической энергии к тепловой ГТ ТЭЦ, как правило, проигрывает другим типам станций.

К недостаткам ГТ-ТЭЦ можно отнести высокую шумность. Шум вблизи станции может достигать 110 дБ, что сравнимо с шумом от самолёта. В отсутствие шумоизоляции, шум от станции распространяется на расстояние 3 км, с шумоизоляцией около от 1,5 до 2 км.

Какие бывают источники энергии

Источников энергии существует множество. Самыми интересными, наверное, являются солнце и ветер. Вроде ничего не происходит, а электричество вырабатывается. Самые технологичные способы получения — это без сомнения атомная энергетика и токамаки, которые еще пока строятся и рано говорить об их промышленном запуске.

Есть и более экстравагантные способы получения энергии. Например, энергия Земли, о которой я подробно рассказывал ранее. Есть даже станции, которые вырабатывают энергию из приливов. Тоже своеобразный, но иногда действенный способ.

Сочетание приведенных выше технологий позволяет поставить источник энергии почти в любой точке мира. Если что, то можно даже подогнать плавучую атомную станцию, которая обеспечит энергией небольшой город на 60-100 тысяч жителей.

Первая в мире плавучая атомная станция «Академик Ломоносов».

Это все хорошо, но есть и более проверенные способы получения энергии, которые требуют мало затрат, но им надо обеспечивать много топлива и они не очень-то экологичны. Для выработки электричества они используют ископаемое топливо, которое, кроме прочего, может и закончиться, но пока его хватает.

Чем ТЭС отличается от ТЭЦ

Сначала надо разобраться с формулировками. Многие не понимаю, чем ТЭС отличается от ТЭЦ, и почему часто один и то же объект называют обеими этими аббревиатурами.

На самом деле это действительно примерно одно и то же. Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) является разновидностью теплоэлектростанции (ТЭС). В отличии от второй, первая вырабатывает не только электричество, а еще и тепло для отопления близлежащих домов.

ТЭЦ более универсальны, но когда с отоплением в домах все нормально, строятся простые ТЭС, но часто они могут быть преобразованы в ТЭЦ строительством пары дополнительных блоков и прокладкой инфраструктуры в виде труб.

Перечень основного оборудования

Агрегат	Тип	Изготовитель	Количество	Ввод в эксплуатацию	Основные характеристики	Источники
Параметр	Значение
Оборудование паротурбинных установок
Паровой котёл	ТГМ-96	Таганрогский котельный завод«Красный котельщик»	4	1966—1968 г.	Топливо	газ, мазут
Производительность	480 т/ч
Параметры пара	140 кгс/см2, 560 °С
Паровой котёл	ТГМП-314	Таганрогский котельный завод«Красный котельщик»	4	1975—1982 г.	Топливо	газ, мазут
Производительность	1000 т/ч
Параметры пара	255 кгс/см2, 555 °С
Паровая турбина	Т-110/120-130-5	Уральский турбинный завод	2	1997 г.2008 г.	Установленная мощность	110 МВт
Тепловая нагрузка	175 Гкал/ч
Паровая турбина	Т-100-130	Уральский турбинный завод	2	1968 г.	Установленная мощность	100 МВт
Тепловая нагрузка	160 Гкал/ч
Паровая турбина	Т-250/300-240-2	Уральский турбинный завод	4	1975—1982 г.	Установленная мощность	250 МВт
Тепловая нагрузка	330 Гкал/ч
Водогрейное оборудование
Водогрейный котел	ПТВМ-100	Дорогобужский котельный завод	2	1965 г.	Топливо	газ, мазут
Тепловая мощность	100 Гкал/ч
Водогрейный котел	ПТВМ-180	Барнаульский котельный заводДорогобужский котельный завод	11	1968—1983 г.	Топливо	газ, мазут
Тепловая мощность	180 Гкал/ч
Водогрейный котел	КВГМ-180-150	Барнаульский котельный завод	2	1988 г.1989 г.	Топливо	газ, мазут
Тепловая мощность	180 Гкал/ч

Новополоцкая станция, Белоруссия

Проектирование и строительство этого объекта началось в августе 1957 года. Новая Новополоцкая ТЭЦ должна была решить вопрос не только теплоснабжения города, но и обеспечения электричеством строившегося в том же районе нефтеперерабатывающего завода. В марте 1958 года проект был окончательно подписан, одобрен и утвержден.

Первую очередь ввели в эксплуатацию в 1966 году. Вторая была запущена в 1977 году. Тогда же Новополоцкая ТЭЦ была в первый раз модернизирована, ее пиковую мощность увеличили до 505 МВт, а чуть позже заложили третью очередь строительства, завершенную в 1982 году. В 1994 г. станция была переведена на сжиженный природный газ.

К настоящему моменту в модернизацию предприятия уже вложено порядка 50 миллионов американских долларов. Благодаря столь внушительным денежным вливаниям предприятие не только было полностью переведено на газ, но и получило огромное количество совершенно нового оборудования, которое позволит станции прослужить еще десятки лет.

Типы ТЭЦ

По типу соединения котлов и турбин теплоэлектроцентрали могут быть блочные и неблочные (с поперечными связями). На блочных ТЭЦ котлы и турбины соединены попарно (иногда применяется дубль-блочная схема: два котла на одну турбину). Такие блоки имеют, как правило, большую электрическую мощность: 100—300 МВт.

ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в Северодвинске

ТЭЦ-5 в Новосибирске

Схема с поперечными связями позволяет перебросить пар от любого котла на любую турбину, что повышает гибкость управления станцией. Однако для этого необходимо установить крупные паропроводы вдоль главного корпуса станции. Кроме того, все котлы и все турбины, объединённые в схему, должны иметь одинаковые номинальные параметры пара (давление, температуру). Если в разные годы на ТЭЦ устанавливалось основное оборудование разных параметров, должно быть несколько схем с поперечными связями. Для принудительного изменения параметров пара может быть использовано редукционно-охладительное устройство (РОУ).

По типу паропроизводящих установок могут быть ТЭЦ с паровыми котлами, с парогазовыми установками, с ядерными реакторами (атомная ТЭЦ). Могут быть ТЭЦ без паропроизводящих установок — с газотурбинными установками. Поскольку ТЭЦ часто строятся, расширяются и реконструируются в течение десятков лет (что связано с постепенным ростом тепловых нагрузок), то на многих станциях имеются установки разных типов. Паровые котлы ТЭЦ различаются также по типу топлива: уголь, мазут, газ.

По типу выдачи тепловой мощности различают турбины с регулируемыми теплофикационными отборами пара (в обозначении турбин, выпускаемых в России, присутствует буква «Т», например, Т-110/120-130), с регулируемыми производственными отборами пара («П»), с противодавлением («Р»). Обычно имеется 1—2 регулируемых отбора каждого вида; при этом количество нерегулируемых отборов, используемых для регенерации тепла внутри тепловой схемы турбины, может быть любым (как правило, не более 9, как для турбины Т-250/300-240). Давление в производственных отборах (номинальное значение примерно 1—2 МПа) обычно выше, чем в теплофикационных (примерно 0,05—0,3 МПа). Термин «Противодавление» означает, что турбина не имеет конденсатора, а весь отработанный пар уходит на производственные нужды обслуживаемых предприятий. Такая турбина не может работать, если нет потребителя пара противодавления. В похожем режиме могут работать теплофикационные турбины (типа «Т») при полной тепловой нагрузке: в таком случае весь пар уходит в отопительный отбор, однако давление в конденсаторе поддерживается немногим более номинального (обычно не более 12—17 кПа). Для некоторых турбин возможна работа на «ухудшенном вакууме» — до 20 кПа и более.

Кроме того, выпускаются паровые турбины со смешанным типом отборов: с регулируемыми теплофикационными и производственными отборами («ПТ»), с регулируемыми отборами и противодавлением («ПР») и др. На ТЭЦ могут одновременно работать турбины различных типов в зависимости от требуемого сочетания тепловых нагрузок.

Юго-Западная, Санкт-Петербург

В нашей стране известностью пользуется Западная ТЭЦ, которая расположена в Санкт-Петербурге. Зарегистрирована как ОАО «Юго-Западная ТЭЦ». Строительство этого современного объекта преследовало сразу несколько функций:

• Компенсация сильного дефицита тепловой энергии, который мешал интенсификации программы жилищного строительства.
• Повышение надежности и энергетической эффективности городской системы в целом, так как именно с этим аспектом имел проблемы Санкт-Петербург. ТЭЦ позволила частично решить эту проблему.

Но эта станция известна еще и тем, что одной из первых в России стала соответствовать строжайшим экологическим требованиям. Для нового предприятия городское правительство выделило площадь более 20 Га. Дело в том, что под строительство была отведена резервная площадь, оставшаяся от Кировского района. В тех краях был старый сборник золы от ТЭЦ-14, а потому район был не пригоден для строительства жилья, но чрезвычайно удачно расположен.

Особенности

Вот что такое ТЭЦ. Расшифровка понятия вам уже знакома. Но какие же особенности имеет данная разновидность электростанций? Ведь неслучайно же их выделяют в отдельную категорию!?

Дело в том, что они вырабатывают не только электроэнергию, но и тепло, которое подается потребителям в виде горячей воды и пара. Нужно заметить, что электричество является побочным продуктом, так как пар, который подается в системы отопления, сперва вращает турбины генераторов. Комбинирование двух предприятий (котельной и электростанции) хорошо тем, что удается значительно сократить потребление топлива.

Впрочем, это же приводит к довольно незначительному «ареалу распространения» ТЭЦ. Расшифровка проста: так как от станции подается не только электричество, которое с минимальными потерями можно транспортировать на тысячи километров, но и нагретый теплоноситель, их нельзя располагать на значительном удалении от населенного пункта. Неудивительно, что практически все ТЭЦ построены в непосредственной близости от городов, жителей которых они отапливают и освещают.

Характеристики используемого топлива

Может использоваться твердое, жидкое и газообразное топливо. Так как ТЭЦ зачастую строятся в непосредственной близости от крупных населенных пунктов и городов, зачастую приходится использовать достаточно ценные его виды, газ и мазут. Применение же в качестве такового угля и мусора в нашей стране достаточно ограниченно, так как далеко не на всех станциях установлено современное эффективное воздухоочистительное оборудование.

Чтобы очистить выхлоп установок, используются специальные уловители твердых частиц. Чтобы рассеивать твердые частицы в достаточно высоких слоях атмосферы, строят трубы высотой в 200—250 метров. Как правило, все теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) стоят на достаточно большом расстоянии от источников водоснабжения (реки и водохранилища). А потому используется искусственные системы, включающие в свой состав градирни. Прямоточное снабжение водой встречается крайне редко, в весьма специфичных условиях.

Основные данные

Основные производственные показатели ТЭЦ на 01.01.2009:

• Установленная электрическая мощность — 605 МВт
• Выработка электроэнергии — 2921,8 млн кВт·ч (за год)
• Установленная тепловая мощность — 2192 Гкал/ч
• Отпуск тепла — 1986,3 тыс. Гкал (за год)

Основной вид топлива, использующийся на станции — природный газ. Станция обеспечивает электрической и тепловой энергией крупнейшие промышленные предприятия города, а также жителей, проживающих в Рязанском, Нижегородском, Даниловском, Южнопортовом, и Таганском районах, районе «Замоскворечье». В 2008 году доля выработки электроэнергии в суммарной выработке по ОАО «Мосэнерго» составила 4,55 %, доля отпуска тепла — 3,18 %.

Эффективная когенерация

ТЭЦ технологически были созданы для производства и тепла, и электроэнергии. Нагрузка в энергоузлах комплексная, причем по теплу обычно в два-три раза выше, чем по электричеству – таковы климатическое особенности нашей страны. Для удовлетворения этих нагрузок на ТЭЦ отлажены все необходимые технологические процессы, а установленное сложное оборудование способно работать с высоким КПД (у паросиловых турбин, например, от 80% и выше).

К примеру, на угольной Ново-Иркутской ТЭЦ «Иркутскэнерго» каждую зиму растапливают уникальный котел с кольцевой топкой, КПД которого превышает расчетный показатель и составляет около 93%. С точки зрения экологической эффективности агрегат с кольцевой топкой значительно превосходит обычные котлы: пониженная температура факела позволяет в полтора-два раза сократить выбросы оксидов азота.

Никакая котельная и даже мини-ТЭЦ не способна работать с такой же эффективностью. Так, в Новосибирске, средний КИУМ малых котельных не превышает 20%. В режиме когенерации в столице Сибири может работать только энергоблок ООО «Генерация Сибири» (принадлежит ПСК «Сибирь»). Мощности пяти ГПУ фирмы Caterpillar составляет 10,1 МВт, по теплу котлы способны выдавать более 54 Гкал/час. При этом энергоблок, сжигая в год более 20 млн кубометров газа, работает с КИУМ в 27%, с удельными расходами на отпуск тепла – 179,9 кг у.т. на Гкал, Для сравнения – у угольных ТЭЦ СГК этот же показатель колеблется в пределах 140-150 кг у.т. на Гкал, а коэффициенты использования установленной мощности доходят до 60% (по крайней мере, у ТЭЦ-3 и ТЭЦ-5, но именно они и обеспечивают более 2/3 теплоснабжения всего города).

ТЭС и АЭС

Довольно часто возникает вопрос о том, что общего между тепловыми и атомными станциями и есть ли сходство в принципах работы ТЭС и АЭС.

Если говорить об их сходстве, то их несколько. Во-первых, обе они построены таким образом, что для своей работы используют природный ресурс, являющийся ископаемым и иссекаемым. Кроме этого, можно отметить, что оба объекта направлены на то, чтобы вырабатывать не только электрическую энергию, но и тепловую. Сходства в принципах работы также заключаются и в том, что ТЭС и АЭС имеют турбины и парогенераторы, участвующие в процессе работы. Далее имеются лишь некоторые отличие. К ним можно отнести то, что, к примеру, стоимость строительства и электроэнергии, полученной от ТЭС гораздо ниже, чем от АЭС. Но, с другой стороны, атомные станции не загрязняют атмосферу до тех пор, пока отходы утилизируются правильным образом и не происходит аварий. В то время как ТЭС из-за своего принципа работы постоянно выбрасывают в атмосферу вредные вещества.

Здесь кроется и главное отличие в работе АЭС и ТЭС. Если в тепловых объектах тепловая энергия от сжигания топлива передается чаще всего воде или преобразуется в пар, то на атомных станциях энергию берут от деления атомов урана. Полученная энергия расходится для нагрева самых разных веществ и вода здесь используется довольно редко. К тому же все вещества находятся в закрытых герметичных контурах.

Преимущества

Основное преимущество мини-ТЭЦ — близость к потребителям тепловой энергии. Снижаются или отпадают проблемы с теплосетями (трубопроводы, обеспечивающие подачу тепловой энергии от ТЭЦ к потребителям). В случае аварии, разрыва в теплосети возникают большие проблемы: разрытие грунта, временное отчуждение территории для ремонта теплосети, как правило перекрывается движение автотранспорта. По советским нормативам теплосети подлежали замене через 20-30 лет.
На основе двигателей внутреннего сгорания существует оборудование «мини-ТЭЦ», позволяющее обеспечивать электро- и теплоснабжение отдельных домов, в том числе и индивидуальных домов (коттеджей).

Как работает тепловая электростанция (ТЭЦ)?

Дата

Категория: Физика

У этой паровой турбины хорошо видны лопатки рабочих колес.

Тепловая электростанция (ТЭЦ) использует энергию, высвобождающуюся при сжигании органического топлива — угля, нефти и природного газа — для превращения воды в пар высокого давления. Этот пар, имеющий давление около 240 килограммов на квадратный сантиметр и температуру 524°С (1000°F), приводит во вращение турбину. Турбина вращает гигантский магнит внутри генератора, который вырабатывает электроэнергию.

Современные тепловые электростанции превращают в электроэнергию около 40 процентов теплоты, выделившейся при сгорании топлива, остальная сбрасывается в окружающую среду. В Европе многие тепловые электростанции используют отработанную теплоту для отопления близлежащих домов и предприятий. Комбинированная выработка тепла и электроэнергии увеличивает энергетическую отдачу электростанции до 80 процентов.

Паротурбинная установка с электрогенератором

Типичная паровая турбина содержит две группы лопаток. Пар высокого давления, поступающий непосредственно из котла, входит в проточную часть турбины и вращает рабочие колеса с первой группой лопаток. Затем пар подогревается в пароперегревателе и снова поступает в проточную часть турбины, чтобы вращать рабочие колеса с второй группой лопаток, которые работают при более низком давлении пара.

Вид в разрезе

Типичный генератор тепловой электростанции (ТЭЦ) приводится во вращение непосредственно паровой турбиной, которая совершает 3000 оборотов в минуту. В генераторах такого типа магнит, который называют также ротором, вращается, а обмотки (статор) неподвижны. Система охлаждения предупреждает перегрев генератора.

Выработка энергии при помощи пара

На тепловой электростанции топливо сгорает в котле, с образованием высокотемпературного пламени. Вода проходит по трубкам через пламя, нагревается и превращается в пар высокого давления. Пар приводит во вращение турбину, вырабатывая механическую энергию, которую генератор превращает в электричество. Выйдя из турбины, пар поступает в конденсатор, где омывает трубки с холодной проточной водой, и в результате снова превращается в жидкость.

Внутри котла

Котел заполнен причудливо изогнутыми трубками, по которым проходит нагреваемая вода. Сложная конфигурация трубок позволяет существенно увеличить количество переданной воде теплоты и за счет этого вырабатывать намного больше пара.

Назначение мини-ТЭЦ

Основным предназначением мини-ТЭЦ является выработка электрической и тепловой энергии из различных видов топлива.Концепция строительства мини-ТЭЦ в непосредственной близости к потребителю имеет ряд преимуществ (в сравнении с большими ТЭЦ):

• позволяет избежать затрат на строительство дорогостоящих и опасных высоковольтных линий электропередач (ЛЭП);
• исключаются потери при передаче энергии;
• отпадает необходимость финансовых затрат на выполнение технических условий на подключение к сетям централизованного электроснабжения;
• бесперебойное снабжение электроэнергией потребителя;
• электроснабжение качественной электроэнергией, соблюдение заданных значений напряжения и частоты;
• возможно, получение прибыли.

В современном мире строительство мини-ТЭЦ набирает обороты, преимущества очевидны.

От эвакуации до модернизации

Строительство Ленинградской ТЭЦ (первоначальное название ТЭЦ-16) началось в 1940 году. Из-за Великой Отечественной войны его прервали, а уже созданный металлический каркас главного корпуса демонтировали и отправили в эвакуацию. 7 июля 1945 года было принято решение о возобновлении строительства. Первый энергоблок мощностью 25 мегаватт (МВт) запустили в 1955 году. Через восемь лет, после ввода в эксплуатацию последнего блока, ТЭЦ-16 вышла на проектную мощность 300 МВт.

После этого станцию неоднократно модернизировали. Например, в период с 1974 по 1982 год ее перевели на сжигание газомазутного топлива, реконструировали энергетические котлы. Специалисты обновили теплофикационное и турбинное оборудование, построили очистные сооружения и установки нейтрализации агрессивных вод, добились снижения выбросов азота в атмосферу.

Но главный прорыв в истории станции — достижение недавних лет. В 2014 году на ТЭЦ-16 запустили парогазовый энергоблок ПГУ-420. Благодаря этому мощность станции увеличилась более чем в два раза. ПГУ-420 состоит из газовой и паровой турбин и котла-утилизатора. Коэффициент полезного действия энергоблока — 58,2 процента, что значительно выше, чем у традиционных паросиловых блоков.

Такая эффективность достигается за счет сдвоенного цикла газовой и паровой турбин. Уходящие газы подогревают воду, которая превращается в пар для паровой машины. То есть газ работает дважды: сначала сгорая и затем в качестве уходящих паров. Установленная мощность блока составляет 420 МВт. Она складывается из мощностей паровой (128 МВт) и газовой турбин (292 МВт).

Парогазовый энергоблок позволил снизить расход топлива и уменьшить эксплуатационные затраты станции, а главное — сделать ее более экологичной. Кроме того, он дал возможность вывести из эксплуатации устаревшее неэффективное оборудование. Так, с апреля 2016 года не используются турбоагрегаты № 3 и 4, работавшие с 1956 года, и котлоагрегат № 5 1958 года выпуска.

Модернизация оборудования ТЭЦ-16 продолжается. В 2018–2019 годах два турбогенератора и два энергетических котла перевели на автоматизированное управление. Это значит, что теперь все делается на компьютере, а не как раньше — вручную с помощью ключей. Кроме того, на котлы установили новые горелки, позволившие снизить содержание оксидов азота в дымовых газах. Следующие на очереди — энергетический котел № 6 и турбина № 5, их будут «приобщать» к современным технологиям в следующем году.

История ТЭЦ-12

• 14 июня 1941 года — введение в эксплуатацию первого энергоблока ТЭЦ-12
• Первые послевоенные годы — реконструкция и повышение мощности ТЭЦ-12 сначала до 110 МВт, затем до 220 МВт
• 1970 год — присоединение ТЭЦ-7 как филиала
• 1981 год — утверждение Минэнерго СССР технического проекта реконструкции ТЭЦ-12 с доведением мощности до 440/460 МВт электрической и 1900 Гкал/ч тепловой энергии
• 2002 год — реконструкция химводоочистки № 1 с заменой оборудования и внедрением новой американской технологии обессоливания воды U.P.C.O.R.E.
• 2006 год — модернизация очистных сооружений замасленных и замазученных вод.
• 2007 год — подготовительные работы для строительства энергоблока мощностью 400—450 МВт. Работы по реконструкции ГРУ-10 кВ.
• 2008 год — модернизация турбины типа ПТ-80 с увеличением тепловой и электрической мощности.

В настоящее время проводится улучшение экологических характеристик оборудования в рамках выполнения экологический политики ПАО «Мосэнерго». На энергокотлах применяется ступенчатое сжигание топлива и рециркуляция дымовых газов. Введены в эксплуатацию очистные сооружения замасленных и замазученных вод.

Основные принципы работы ТЭС

На рис.1 представлена типичная тепловая схема конденсационной установки на органическом топливе.

Рис.1 Принципиальная тепловая схема ТЭС

1 – паровой котёл; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – подогреватели низкого давления; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватели высокого давления; 10 – дренажный насос

Топливо и окислитель, которым обычно служит подогретый воздух, непрерывно поступают в топку котла (1).

В качестве топлива используется уголь, торф, газ, горючие сланцы или мазут.

Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль.

За счёт тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар поступает по паропроводу в паровую турбину (2), назначение которой — превращать тепловую энергию пара в механическую энергию.

Все движущиеся части турбины жёстко связаны с валом и вращаются вместе с ним. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору следующим образом. Пар высокого давления и температуры, имеющий большую внутреннюю энергию, из котла поступает в сопла (каналы) турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще выше звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диске, жёстко связанном с валом. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее говоря, в механическую энергию ротора турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора (3) соединены между собой. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру, поступает в конденсатор (4). Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом (5) через регенеративные подогреватели (6) подаётся в деаэратор (7).

Деаэратор служит для удаления из воды растворённых в ней газов; одновременно в нём, так же как в регенеративных подогревателях, питательная вода подогревается паром, отбираемым для этого из отбора турбины. Деаэрация проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии в трактах воды и пара.

Деаэрированная вода питательным насосом (8) через подогреватели (9) подаётся в котельную установку. Конденсат греющего пара, образующийся в подогревателях (9), перепускается каскадно в деаэратор, а конденсат греющего пара подогревателей (6) подаётся дренажным насосом (10) в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора (4).

Схема работы

Принцип работы ТЭС построен следующим образом.

Топливный материал, а также окислитель, роль которого чаще всего берет на себя подогретый воздух, непрерывным потоком подаются в топку котла.

В роли топлива могут выступать такие вещества, как уголь, нефть, мазут, газ, сланцы, торф.

Если говорить о наиболее распространенном топливе на территории Российской Федерации, то это угольная пыль.

Далее принцип работы ТЭС строится таким образом, что тепло, которое образуется за счет сжигания топлива, нагревает воду, находящуюся в паровом котле.

В результате нагрева происходит преобразование жидкости в насыщенный пар, который по пароотводу поступает в паровую турбину.

Основное предназначение этого устройства на станции заключается в том, чтобы преобразовать энергию поступившего пара, в механическую.

Все элементы турбины, способные двигаться, тесно связываются с валом, вследствие чего они вращаются, как единый механизм. Чтобы заставить вращаться вал, в паровой турбине осуществляется передача кинетической энергии пара ротору.

Крупнейшие тепловые электростанции России: список

Общая суммарная мощность вырабатываемой тепловыми электростанциями России энергии составляет более 140 млн. кВт*ч, при этом карта электростанции РФ четко дает возможность проследить наличие того или иного вида топлива.

Крупнейшие электростанции России по федеральным округам:

1. Центральный:
   • Костромская ГРЭС, которая работает на мазуте;
   • Рязанская станция, основным топливом для которой является уголь;
   • Конаковская, которая может работать на газе и мазуте;
2. Уральский:
   • Сургутская 1 и Сургутская 2. Станции, которые являются одними из самых крупных электростанций РФ. Обе они работаю на природном газе;
   • Рефтинская, функционирующая на угле и являющаяся одной из крупнейших электростанций на Урале;
   • Троицкая, также работающая на угле;
   • Ириклинская, главным источником топлива для которой является мазут;
3. Приволжский:
4. Сибирский ФО:
5. Южный:
6. Северо-Западный:

Гидроэлектростанции

Карта электростанций России (РФ) была бы не полной без упоминания гидроэлектростанций, которые занимают заслуженное второе место в электроэнергетики РФ. Главным преимуществом применения именно таких станций является использование ими в качестве источника энергии возобновляемые ресурсы, кроме того, подобные станции отличает простота эксплуатации. Самым богатым округом России по количеству ГЭС является Сибирь, благодаря наличию большого количества бурных рек. Использование воды в качестве источника для получения энергии позволяет при снижении уровня капиталовложений получить электроэнергию, которая в 5 раз дешевле, чем вырабатываемая электростанциями Европейской территории.

Список электростанций России, которые вырабатывают энергию при помощи воды расположены на территории Ангаро-Енисейского каскада:

1. Енисей: Саяно-Шушенская и Красноярская ГЭС;
2. Ангара: Иркутская, Братская, Усть-Илимская.

При этом гидроэлектростанции нельзя назвать полностью экологичными, поскольку перегораживание рек приводит к значительному изменению рельефа местности, что сказывается на водных экосистемах.

Атомные электростанции

Третьими в списке электростанций России являются атомные станции, которые в качестве топлива используют силу атомной энергии, высвобождающуюся при соответствующей реакции. АЭС обладают большим количеством преимуществ, в числе которых:

• большое содержание энергии в атомном топливе;
• полное отсутствие выбросов в атмосферный воздух;
• для выработки энергии не требуется участия кислорода.

При этом атомные станции относят к объектам повышенной опасности, поскольку при работе данного типа станции существует вероятность наступления техногенной катастрофы, которая может вызвать значительное загрязнение территории. Также к минусам использования АЭС относятся проблемы с захоронениями отходов функционирования станции. Наибольшая часть АЭС на территории России сконцентрирована в Центральном ФО (Курская, Смоленская, Калининская, Нововоронежская станции). Количество АЭС на Урале ограничивается одной Белоярской станцией. Также несколько атомных станций имеется в Северо-Западном и Приволжском федеральном округе.

Подведем итоги

Подводя итоги, можно отметить, что количество электростанций в России составляет 558 действующих объектов, что в достаточной степени покрывает потребность промышленности и населения в электроэнергии. При этом наиболее дешевыми в эксплуатации являются ГЭС, а самую дешевую энергию вырабатывают АЭС, которые при этом остаются самыми опасными объектами. Факторами, оказывающими влияние на размещение станций, являются наличие сырья и нужды потребителей. Например, электростанции Урала занимают небольшую часть общего числа, поскольку плотность населения в данном регионе намного ниже, чем в центральных районах, которые считаются самыми «богатыми» по количеству ТЭЦ, АЭС и ГРЭС.

Как работают ТЭС на угольном топливе

Для того чтобы станция работала непрерывно, по железнодорожным путям постоянно привозят уголь, который разгружается при помощи специальных разгрузочных устройств. Далее имеются такие элементы, как транспортерные ленты, по которым разгруженный уголь подается на склад. Далее топливо поступает в дробильную установку. При необходимости есть возможность миновать процесс поставки угля на склад, и передавать его сразу к дробилкам с разгрузочных устройств. После прохождения этого этапа раздробленное сырье поступает в бункер сырого угля. Следующий шаг — это поставка материала через питатели в пылеугольные мельницы. Далее угольная пыль, используя пневматический способ транспортировки, подается в бункер угольной пыли. Проходя этот путь, вещество минует такие элементы, как сепаратор и циклон, а из бункера уже поступает через питатели непосредственно к горелкам. Воздух, проходящий сквозь циклон, засасывается мельничным вентилятором, после чего подается в топочную камеру котла.

Далее движение газа выглядит примерно следующим образом. Летучее вещество, образовавшееся в камере топочного котла, проходит последовательно такие устройства, как газоходы котельной установки, далее, если используется система промежуточного перегрева пара, газ подается в первичный и вторичный пароперегреватель. В этом отсеке, а также в водяном экономайзере газ отдает свое тепло на разогрев рабочего тела. Далее установлен элемент, называющийся воздухоперегревателем. Здесь тепловая энергия газа используется для подогрева поступающего воздуха. После прохождения всех этих элементов, летучее вещество переходит в золоуловитель, где очищается от золы. После этого дымовые насосы вытягивают газ наружу и выбрасывают его в атмосферу, использую для этого газовую трубу.

Назначение теплоэлектроцентралей. Принципиальная схема ТЭЦ

ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) — предназначены для централизованного снабжения потребителей теплом и электроэнергией. Их отличие от КЭС в том, что они используют тепло отработавшего в турбинах пара для нужд производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Из-за такого совмещения выработки электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива в сравнении с раздельным энергоснабжением (выработкой электроэнергии на КЭС и тепловой энергии на местных котельных). Благодаря такому способу комбинированного производства, на ТЭЦ достигается достаточно высокий КПД, доходящий до 70%. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах и городах с высоким потреблением тепла. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

ТЭЦ привязаны к потребителям, т.к. радиус передачи теплоты (пара, горячей воды) составляет приблизительно 15 км. Загородные ТЭЦ передают горячую воду при более высокой начальной температуре на расстояние до 30 км. Пар для производственных нужд давлением 0.8-1.6 МПа может быть передан на расстояние не более 2-3 км. При средней плотности тепловой нагрузки мощность ТЭЦ обычно не превышает 300-500 МВт. Только в крупных городах, таких как Москва или Санкт-Петербург с большой плотностью тепловой нагрузки имеет смысл строить станции мощностью до 1000-1500 МВт.

Мощность ТЭЦ и тип турбогенератора выбирают в соответствии с потребностями в тепле и параметрами пара, используемого в производственных процессах и для отопления. Наибольшее применение получили турбины с одним и двумя регулируемыми отборами пара и конденсаторами (см. рис). Регулируемые отборы позволяют регулировать выработку тепла и электроэнергии.

Режим ТЭЦ — суточный и сезонный — определяется в основном потреблением тепла. Станция работает наиболее экономично, если ее электрическая мощность соответствует отпуску тепла. При этом в конденсаторы поступает минимальное количество пара. Зимой, когда спрос на тепло максимален, при расчетной температуре воздуха в часы работы промпредприятий нагрузка генераторов ТЭЦ близка к номинальной. В периоды, когда потребление тепла мало, например летом, а также зимой при температуре воздуха выше расчетной и в ночные часы электрическая мощность ТЭЦ, соответствующая потреблению тепла, уменьшается. Если энергосистема нуждается в электрической мощности, ТЭЦ должна перейти в смешанный режим, при котором увеличивается поступление пара в части низкого давления турбин и в конденсаторы. Экономичность электростанции при этом снижается.

Максимальная выработка электроэнергии теплофикационными станциями «на тепловом потреблении» возможна только при совместной работе с мощными КЭС и ГЭС, принимающими на себя значительную часть нагрузки в часы снижения потребления тепла.