Lämpövoimalaitokset (CHP, IES): lajikkeet, tyypit, toimintaperiaate, polttoaine. Voimalaitosten teknologiset kaaviot Miten kaasukäyttöiset lämpövoimalaitokset toimivat

23. maaliskuuta 2013

Kerran, kun ajoimme idästä kohti upeaa Cheboksaryn kaupunkia, vaimoni huomasi kaksi valtavaa tornia seisomassa valtatien varrella. "Ja mikä se on?" - hän kysyi. Koska en todellakaan halunnut näyttää vaimolleni tietämättömyyttäni, kaivauduin hieman muistiini ja sanoin voittajana: "Nämä ovat jäähdytystorneja, etkö tiedä?" Hän oli hieman hämmentynyt: "Mitä varten ne ovat?" "No, siellä näyttää olevan jotain viileää." "Ja mitä?". Sitten minua nolostui, koska en tiennyt, kuinka päästä siitä irti.

Tämä kysymys saattaa jäädä ikuisesti muistiin ilman vastausta, mutta ihmeitä tapahtuu. Muutama kuukausi tämän tapauksen jälkeen näen viestin ystäväsyötteessäni z_alexey sellaisten bloggaajien rekrytoinnista, jotka haluavat vierailla Cheboksary CHPP-2:ssa, samassa, jonka näimme tieltä. Sinun täytyy yhtäkkiä muuttaa kaikkia suunnitelmiasi; tällaisen mahdollisuuden menettäminen olisi anteeksiantamatonta!

Joten mikä on CHP?

Tämä on voimalaitoksen sydän ja siellä suurin osa toiminnasta tapahtuu. Kattilaan tuleva kaasu palaa ja vapauttaa hullun määrän energiaa. Täällä toimitetaan myös "puhdasta vettä". Kuumennuksen jälkeen se muuttuu höyryksi, tarkemmin tulistettuksi höyryksi, jonka ulostulolämpötila on 560 astetta ja paine 140 ilmakehää. Kutsumme sitä myös "Puhtaaksi höyryksi", koska se muodostuu valmistetusta vedestä.
Höyryn lisäksi meillä on myös pakoputki uloskäynnissä. Maksimiteholla kaikki viisi kattilaa kuluttavat lähes 60 kuutiometriä maakaasua sekunnissa! Palamistuotteiden poistamiseen tarvitset ei-lapsellisen "savuputken". Ja on myös yksi tällainen.

Putki näkyy melkein mistä tahansa kaupungin alueesta, kun otetaan huomioon 250 metrin korkeus. Epäilen, että tämä on Tšeboksaren korkein rakennus.

Lähellä on hieman pienempi putki. Varaa uudelleen.

Jos lämpövoimalaitos toimii hiilellä, pakokaasujen lisäpuhdistus on tarpeen. Mutta meidän tapauksessamme tätä ei vaadita, koska maakaasua käytetään polttoaineena.

Kattila-turbiinipajan toisessa osastossa on sähköä tuottavat laitteistot.

Niitä on asennettu Cheboksary CHPP-2:n turbiinihalliin neljä, joiden kokonaiskapasiteetti on 460 MW (megawattia). Tähän syötetään tulistettu höyry kattilahuoneesta. Se suunnataan valtavan paineen alaisena turbiinin siipille, jolloin 30 tonnin roottori pyörii 3000 rpm:n nopeudella.

Asennus koostuu kahdesta osasta: itse turbiinista ja generaattorista, joka tuottaa sähköä.

Ja tältä turbiinin roottori näyttää.

Anturit ja painemittarit ovat kaikkialla.

Sekä turbiinit että kattilat voidaan pysäyttää välittömästi hätätilanteessa. Tätä varten on olemassa erityisiä venttiileitä, jotka voivat sulkea höyryn tai polttoaineen syötön sekunnin murto-osassa.

Mietin, onko olemassa sellaista asiaa kuin teollisuusmaisema tai teollisuusmuotokuva? Täällä on kauneutta.

Huoneessa on kauhea melu, ja kuullaksesi naapurin sinun on rasitettava korviasi. Lisäksi se on erittäin kuuma. Haluan riisua kypäräni ja pukeutua t-paitaani, mutta en voi tehdä sitä. Lyhythihaiset vaatteet ovat turvallisuussyistä kiellettyjä lämpövoimalaitoksella, kuumia putkia on liikaa.
Suurimman osan ajasta työpaja on tyhjillään, ihmiset ilmestyvät tänne kahden tunnin välein, kierrosten aikana. Ja laitteiden toimintaa ohjataan pääohjauspaneelista (kattiloiden ja turbiinien ryhmäohjauspaneelit).

Tältä näyttää päivystäjän työpaikka.

Ympärillä on satoja painikkeita.

Ja kymmeniä antureita.

Osa on mekaanisia, osa elektronisia.

Tämä on meidän retkemme, ja ihmiset työskentelevät.

Yhteensä kattila-turbiinipajan jälkeen meillä on lähdössä sähköä ja höyryä, joka on osittain jäähtynyt ja menettänyt osan paineestaan. Sähkö tuntuu olevan helpompaa. Eri generaattoreiden lähtöjännite voi olla 10 - 18 kV (kilovolttia). Lohkomuuntajien avulla se kasvaa 110 kV:iin, jolloin sähköä voidaan siirtää pitkiä matkoja käyttämällä voimalinjoja (voimalinjoja).

Ei ole kannattavaa vapauttaa jäljellä olevaa "Clean Steamia" sivulle. Koska se on muodostettu "Puhdasta vedestä", jonka valmistus on melko monimutkainen ja kallis prosessi, on tarkoituksenmukaisempaa jäähdyttää se ja palauttaa kattilaan. Noidankehässä siis. Mutta sen avulla ja lämmönvaihtimien avulla voit lämmittää vettä tai tuottaa toissijaista höyryä, jonka voit myydä turvallisesti kolmansien osapuolien kuluttajille.

Yleisesti ottaen juuri tällä tavalla sinä ja minä saamme lämpöä ja sähköä koteihinsa tavanomaisella mukavuudella ja viihtyisyydellä.

Kyllä. Mutta miksi jäähdytystorneja kuitenkin tarvitaan?

Osoittautuu, että kaikki on hyvin yksinkertaista. Samoja lämmönvaihtimia käytetään jäähdyttämään jäljellä oleva "Puhdas höyry" ennen sen syöttämistä uudelleen kattilaan. Se jäähdytetään teknisellä vedellä; CHPP-2:ssa se otetaan suoraan Volgasta. Se ei vaadi erityistä valmistelua ja voidaan myös käyttää uudelleen. Lämmitettyään lämmönvaihtimen läpi prosessivesi lämmitetään ja menee jäähdytystorniin. Siellä se virtaa alas ohuena kalvona tai putoaa alas pisaroiden muodossa ja jäähtyy puhaltimien synnyttämän ilmavirtauksen vaikutuksesta. Ja poistojäähdytystorneissa vettä ruiskutetaan erityisillä suuttimilla. Joka tapauksessa pääjäähdytys tapahtuu pienen osan vedestä haihtumisen vuoksi. Jäähtynyt vesi poistuu jäähdytystorneista erityistä kanavaa pitkin, jonka jälkeen se lähetetään pumppausaseman avulla uudelleenkäyttöön.
Sanalla sanoen jäähdytystorneja tarvitaan jäähdyttämään vettä, joka jäähdyttää kattila-turbiinijärjestelmässä toimivaa höyryä.

Lämpövoimalaitoksen kaikkea työtä ohjataan pääohjauspaneelista.

Täällä on aina päivystäjä.

Kaikki tapahtumat kirjataan.

Älä syötä minulle leipää, anna minun ottaa kuva painikkeista ja antureista...

Siinä on melkein kaikki. Lopuksi muutama kuva asemasta jäljellä.

Tämä on vanha putki, joka ei enää toimi. Todennäköisesti se puretaan pian.

Yrityksessä on paljon agitaatiota.

He ovat ylpeitä työntekijöistään täällä.

Ja heidän saavutuksistaan.

Näyttää siltä, ​​​​että se ei ollut turhaa...

On vielä lisättävä, että kuten vitsissä - "En tiedä keitä nämä bloggaajat ovat, mutta heidän matkaoppaansa on TGC-5 OJSC:n, IES holding - Dobrov S.V.:n Mari Elin ja Chuvashian sivuliikkeen johtaja."

Yhdessä aseman johtajan S.D. Stolyarov.

Liioittelematta he ovat alansa todellisia ammattilaisia.

Ja tietysti paljon kiitoksia Irina Romanovalle, joka edustaa yhtiön lehdistöpalvelua, täydellisesti järjestetystä kiertueesta.

Tämän höyryturbiinin juoksupyörän lavat ovat selvästi näkyvissä.

Lämpövoimalaitos (CHP) käyttää fossiilisten polttoaineiden - hiilen, öljyn ja maakaasun - polttamisesta vapautuvaa energiaa veden muuntamiseen korkeapainehöyryksi. Tämä höyry, jonka paine on noin 240 kilogrammaa neliösenttimetriä kohden ja jonka lämpötila on 524 °C (1000 °F), käyttää turbiinia. Turbiini pyörittää generaattorissa jättimäistä magneettia, joka tuottaa sähköä.

Nykyaikaiset lämpövoimalaitokset muuttavat noin 40 prosenttia polttoaineen palamisen aikana vapautuvasta lämmöstä sähköksi, loput päätyvät ympäristöön. Euroopassa monet lämpövoimalaitokset käyttävät hukkalämpöä läheisten kotien ja yritysten lämmittämiseen. Sähkön ja lämmön yhteistuotanto lisää voimalaitoksen energiantuotantoa jopa 80 prosenttia.

Höyryturbiinilaitos sähkögeneraattorilla

Tyypillinen höyryturbiini sisältää kaksi ryhmää siipiä. Suoraan kattilasta tuleva korkeapainehöyry tulee turbiinin virtausreitille ja pyörittää juoksupyöriä ensimmäisen siipiryhmän kanssa. Sitten höyry kuumennetaan tulistimessa ja se tulee jälleen turbiinin virtausreitille pyörittämään juoksupyöriä toisella siipiryhmällä, jotka toimivat pienemmällä höyrynpaineella.

Poikkileikkausnäkymä

Tyypillistä lämpövoimalaitoksen (CHP) generaattoria käyttää suoraan höyryturbiini, joka pyörii 3000 kierrosta minuutissa. Tämän tyyppisissä generaattoreissa magneetti, jota kutsutaan myös roottoriksi, pyörii, mutta käämit (staattori) ovat paikallaan. Jäähdytysjärjestelmä estää generaattoria ylikuumenemasta.

Sähköntuotanto höyryllä

Lämpövoimalaitoksella polttoaine palaa kattilassa, jolloin syntyy korkean lämpötilan liekki. Vesi kulkee putkien läpi liekin läpi, lämpenee ja muuttuu korkeapaineiseksi höyryksi. Höyry pyörittää turbiinia tuottaen mekaanista energiaa, jonka generaattori muuntaa sähköksi. Turbiinista poistuttuaan höyry tulee lauhduttimeen, jossa se huuhtelee putket kylmällä juoksevalla vedellä ja muuttuu sen seurauksena taas nesteeksi.

Öljy-, hiili- tai kaasukattila

Kattilan sisällä

Kattila on täytetty monimutkaisin kaarevilla putkilla, joiden läpi lämmitetty vesi kulkee. Putkien monimutkaisen konfiguraation avulla voit lisätä merkittävästi veteen siirretyn lämmön määrää ja sen seurauksena tuottaa paljon enemmän höyryä.

Sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos

Yksinkertaisimmat kaaviot yhdistetyistä lämpö- ja voimalaitoksista, joissa on erilaisia ​​turbiineja ja erilaisia ​​höyrynsyöttöjärjestelmiä
a - turbiini vastapaineella ja höyrynpoistolla, lämmön vapautuminen - avoimen piirin mukaan;
b - lauhdutusturbiini höyrynpoistolla, lämmön vapautuminen - avoimen ja suljetun piirin mukaan;
PC - höyrykattila;
PP - höyryn tulistin;
PT - höyryturbiini;
G - sähkögeneraattori;
K - kondensaattori;
P - ohjattu tuotantohöyrynpoisto teollisuuden teknologisiin tarpeisiin;
T - säädettävä kaukolämmön poisto;
TP - lämmön kuluttaja;
OT - lämmityskuorma;
KN ja PN - lauhde- ja syöttöpumput;
LDPE ja HDPE - korkea- ja matalapaineiset lämmittimet;
D - ilmanpoisto;
PB - syöttövesisäiliö;
SP - verkkolämmitin;
SN - verkkopumppu.

Sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos (CHP)- lämpövoimalaitos, joka tuottaa sähköenergian lisäksi myös lämpöä, joka toimitetaan kuluttajille höyryn ja kuuman veden muodossa. Sähkögeneraattoreita pyörittävien moottoreiden hukkalämmön käyttö käytännön tarkoituksiin on lämpövoimaloiden tunnusomainen piirre, ja sitä kutsutaan kaukolämmöksi. Kahden energiatyypin yhdistetty tuotanto edistää polttoaineen taloudellisempaa käyttöä verrattuna erilliseen sähköntuotantoon lauhdevoimaloissa (Neuvostoliitossa - valtion piirivoimalaitokset) ja lämpöenergian tuotantoon paikallisissa kattilalaitoksissa. Irrationaalisesti polttoainetta käyttävien ja kaupunkien ilmapiiriä saastuttavien paikallisten kattilarakennusten korvaaminen keskitetyllä lämmönjakelujärjestelmällä edistää paitsi merkittävää polttoainesäästöä myös lisää ilma-altaan puhtautta ja parantaa asuttujen alueiden saniteettitilaa. .

Kuvaus

Lämpövoimalaitosten energian alkulähde on orgaaninen polttoaine (höyryturbiini- ja kaasuturbiinilämpövoimalaitoksissa) tai ydinpolttoaine (ydinlämpövoimalaitoksissa). Pääasiallinen jakelu on fossiilisia polttoaineita käyttävät höyryturbiinilämpövoimalaitokset, jotka lauhdutusvoimaloiden ohella ovat lämpöhöyryturbiinivoimaloiden (TSPP) päätyyppi. On olemassa teollisuustyyppisiä CHP-laitoksia - lämmön toimittamiseen teollisuusyrityksille ja lämmitystyyppisiä - asuin- ja julkisten rakennusten lämmittämiseen sekä kuuman veden toimittamiseen. Teollisista lämpövoimalaitoksista peräisin oleva lämpö siirtyy jopa useiden kilometrien etäisyydelle (pääasiassa höyrylämmön muodossa), lämpölaitoksista - jopa 20-30 km:n etäisyydelle (kuuman veden lämmön muodossa).

• Hiilivoimalaitos Englannissa

Yhteistuotannon turbiinit

Höyryturbiinilämpövoimalaitosten päälaitteet ovat turbiiniyksiköt, jotka muuttavat työaineen (höyryn) energian sähköenergiaksi, sekä kattilayksiköt, jotka tuottavat höyryä turbiineille. Turbiiniyksikkö sisältää höyryturbiinin ja synkronisen generaattorin. CHP-laitoksissa käytettäviä höyryturbiineja kutsutaan yhdistetyiksi lämpö- ja tehoturbiineiksi (CHT). Niistä erotetaan CT:t: vastapaineella, joka on yleensä 0,7-1,5 Mn/m 2 (asennettu lämpövoimalaitoksiin, jotka toimittavat höyryä teollisuusyrityksille); kondensaatio- ja höyrynpoistopaineella 0,7-1,5 Mn/m2 (teollisuuskuluttajille) ja 0,05-0,25 Mn/m2 (kuntien kuluttajille); kondensaatiolla ja höyrynpoistolla (lämmityksellä) paineessa 0,05-0,25 MN/m2.

Vastapaine-CT:iden hukkalämpö voidaan hyödyntää täysimääräisesti. Tällaisten turbiinien kehittämä sähköteho riippuu kuitenkin suoraan lämpökuormituksen suuruudesta, ja jälkimmäisen puuttuessa (kuten esimerkiksi kesällä lämmityslämpövoimalaitoksissa) ne eivät tuota sähköä. Siksi vastapaineisia CT:itä käytetään vain riittävän tasaisen lämpökuorman läsnä ollessa, joka on taattu koko CHP-toiminnan ajaksi (eli pääasiassa teollisissa CHP-laitoksissa).

Kondensaatiolla ja höyrynpoistolla varustetuissa CT:issä vain poistohöyryä käytetään lämmön toimittamiseen kuluttajille, ja lauhdehöyryvirtauksen lämpö siirtyy lauhduttimen jäähdytysveteen ja häviää. Lämpöhäviöiden vähentämiseksi tällaisten CT:iden on suurimman osan ajasta toimittava "lämpö" aikataulun mukaisesti, toisin sanoen niin, että lauhduttimeen pääsee mahdollisimman vähän "tuuletusta". Kondensaatiolla ja höyrynpoistolla varustetut CT:t ovat yleistyneet pääasiassa lämpövoimalaitoksissa, koska ne ovat yleiskäyttöisiä mahdollisissa käyttötavoissa. Niiden käyttö mahdollistaa lämpö- ja sähkökuormituksen säätelyn lähes itsenäisesti; tietyssä tapauksessa lämpövoimalaitos voi toimia alentuneilla lämpökuormilla tai niiden puuttuessa "sähköaikataulun" mukaisesti vaaditulla täydellä tai lähes täydellä sähköteholla.

Lämmitysturbiiniyksiköiden teho

Lämmitysturbiiniyksiköiden sähköteho (toisin kuin lauhdutusyksiköt) valitaan edullisesti ei tietyn tehoasteikon mukaan, vaan niiden kuluttaman tuorehöyryn määrän mukaan. Näin ollen turbiiniyksiköillä R-100 vastapaineella, PT-135 teollisuus- ja lämpöimulla ja T-175 lämmitysimulla on sama tuorehöyryn kulutus (noin 750 t/h), mutta eri sähköteho (100, 135 ja 175). MW, vastaavasti). Tällaisiin turbiineihin höyryä tuottavilla kattilayksiköillä on sama tuottavuus (noin 800 t/h). Tämä yhdistäminen mahdollistaa erityyppisten turbiiniyksiköiden käytön samoilla kattiloiden ja turbiinien lämpölaitteistoilla yhdessä lämpövoimalaitoksessa. Neuvostoliitossa yhdistettiin myös kattilayksiköt, joita käytettiin TPES:n toimintaan eri tarkoituksiin. Näin ollen kattilayksiköitä, joiden höyryteho on 1000 t/h, käytetään höyryn syöttämiseen sekä 300 MW:n lauhdeturbiineille että maailman suurimmille 250 MW hv:ille.

Lämpövoimalaitosten tuorehöyryn paine on hyväksytty Neuvostoliitossa ~ 13-14 Mn/m 2 (pääasiassa) ja ~ 24-25 Mn/m 2 (suurimmilla lämpövoimayksiköillä - teholla 250 MW) . Lämpövoimalaitoksissa, joiden höyrynpaine on 13-14 Mn/m 2, toisin kuin osavaltion piirivoimalaitoksissa, ei ole höyryn välitulistusta, koska sellaisissa lämpövoimalaitoksissa se ei tuota niin merkittäviä teknisiä ja taloudellisia etuja kuin valtion alueellisilla voimalaitoksilla. Lämmityskuormitettujen lämpövoimalaitosten tehoyksiköt, joiden teho on 250 MW, suoritetaan höyryn välitulistamisella.

CHP-laitosten lämpökuorma on epätasainen ympäri vuoden. Perusenergialaitteiden kustannusten alentamiseksi osa lämmöstä (40-50 %) syötetään lisääntyneen kuormituksen aikana kuluttajille huippuvesilämmityskattiloista. Päävoimalaitteiston suurimmalla kuormituksella vapauttaman lämmön osuus määrää CHP-laitoksen lämpökertoimen arvon (yleensä 0,5-0,6). Samalla tavalla on mahdollista peittää teollisen lämpökuormituksen (höyry) huiput (noin 10-20 % maksimista) huippuhöyryllä

24. lokakuuta 2012

Sähköenergia on tullut elämäämme pitkään. Jopa kreikkalainen filosofi Thales havaitsi 700-luvulla eKr., että villaan hierottu meripihka alkaa houkutella esineitä. Mutta pitkään aikaan kukaan ei kiinnittänyt huomiota tähän tosiasiaan. Vasta vuonna 1600 termi "sähkö" ilmestyi ensimmäisen kerran, ja vuonna 1650 Otto von Guericke loi sähköstaattisen koneen rikkipallon muodossa, joka oli asennettu metallitankoon, jonka avulla oli mahdollista havaita paitsi vetovoiman vaikutus, mutta myös vastenmielisyyden vaikutus. Tämä oli ensimmäinen yksinkertainen sähköstaattinen kone.

Siitä on kulunut monta vuotta, mutta vielä tänäkin päivänä maailmassa, joka on täynnä teratavuja tietoa, jolloin saat itse selville kaiken, mikä sinua kiinnostaa, monille jää mysteeriksi kuinka sähkö tuotetaan, miten se toimitetaan kotiimme , toimisto, yritys...

Käsittelemme näitä prosesseja useissa osissa.

Osa I. Sähköenergian tuotanto.

Mistä sähköenergia tulee? Tämä energia ilmenee muun tyyppisestä energiasta - lämpö-, mekaan-, ydin-, kemiallisesta ja monista muista. Teollisessa mittakaavassa sähköenergiaa saadaan voimalaitoksilta. Tarkastellaan vain yleisimpiä voimalaitostyyppejä.

1) Lämpövoimalaitokset. Nykyään ne kaikki voidaan yhdistää yhdeksi termiksi - State District Power Plant (State District Power Plant). Tietenkin nykyään tämä termi on menettänyt alkuperäisen merkityksensä, mutta se ei ole mennyt ikuisuuteen, vaan on pysynyt meissä.

Lämpövoimalaitokset on jaettu useisiin alatyyppeihin:

A) Lauhdevoimalaitos (CPP) on lämpövoimalaitos, joka tuottaa vain sähköä, ja tämäntyyppinen voimalaitos on saanut nimensä toimintaperiaatteensa erityispiirteistä.

Toimintaperiaate: Ilma ja polttoaine (kaasumainen, nestemäinen tai kiinteä) syötetään kattilaan pumppujen avulla. Tuloksena on polttoaine-ilmaseos, joka palaa kattilan tulipesässä vapauttaen valtavan määrän lämpöä. Tässä tapauksessa vesi kulkee putkijärjestelmän läpi, joka sijaitsee kattilan sisällä. Vapautunut lämpö siirretään tähän veteen, kun taas sen lämpötila nousee ja kiehuu. Kattilassa syntyvä höyry menee takaisin kattilaan ylikuumentamaan sen veden kiehumispisteen yläpuolelle (tietyllä paineella), sitten se menee höyrylinjojen kautta höyryturbiiniin, jossa höyry toimii. Samalla se laajenee, sen lämpötila ja paine laskevat. Siten höyryn potentiaalinen energia siirtyy turbiiniin ja muuttuu siten kineettiseksi energiaksi. Turbiini puolestaan ​​käyttää kolmivaiheisen vaihtovirtageneraattorin roottoria, joka sijaitsee turbiinin kanssa samalla akselilla ja tuottaa energiaa.

Tarkastellaanpa tarkemmin joitain IES:n elementtejä.

Höyryturbiini.

Vesihöyry virtaa ohjaussiipien kautta roottorin kehän ympärille kiinnitetyille kaareville siipille ja saa niihin vaikuttaessaan roottorin pyörimään. Kuten näet, lapaluiden rivien välillä on rakoja. Ne ovat siellä, koska tämä roottori on poistettu kotelosta. Terärivit on myös rakennettu runkoon, mutta ne ovat paikallaan ja luovat halutun höyryn tulokulman liikkuviin teriin.

Lauhduttavia höyryturbiineja käytetään muuntamaan mahdollisimman suuri osa höyryn lämmöstä mekaaniseksi työksi. Ne toimivat purkamalla (poistamalla) käytetyn höyryn lauhduttimeen, jossa ylläpidetään tyhjiötä.

Turbiinia ja generaattoria, jotka sijaitsevat samalla akselilla, kutsutaan turbogeneraattoriksi. Kolmivaiheinen vaihtovirtageneraattori (synkroninen kone).

Se koostuu:

Mikä nostaa jännitteen standardiarvoon (35-110-220-330-500-750 kV). Tässä tapauksessa virta pienenee merkittävästi (esimerkiksi kun jännite kasvaa 2 kertaa, virta pienenee 4 kertaa), mikä mahdollistaa tehon siirtämisen pitkiä matkoja. On huomattava, että kun puhumme jänniteluokasta, tarkoitamme lineaarista (vaiheesta vaiheeseen) jännitettä.

Generaattorin tuottamaa pätötehoa säädetään muuttamalla energian kantajan määrää ja roottorin käämin virta muuttuu. Aktiivisen tehon lisäämiseksi on tarpeen lisätä höyryn syöttöä turbiiniin, ja roottorin käämityksen virta kasvaa. Emme saa unohtaa, että generaattori on synkroninen, mikä tarkoittaa, että sen taajuus on aina yhtä suuri kuin sähköjärjestelmän virran taajuus, ja energiansiirtolaitteen parametrien muuttaminen ei vaikuta sen pyörimistaajuuteen.

Lisäksi generaattori tuottaa myös loistehoa. Sillä voidaan säätää lähtöjännitettä pienissä rajoissa (eli se ei ole pääasiallinen jännitteen säätötapa sähköjärjestelmässä). Se toimii näin. Kun roottorin käämitys on yliviritetty, ts. roottorin jännitteen noustessa nimellisarvon yläpuolelle "ylimääräistä" loistehoa vapautuu sähköjärjestelmään ja kun roottorin käämitys on aliviritetty, generaattori kuluttaa loistehoa.

Siten vaihtovirrassa puhumme näennäistehosta (mitattu volttiampeereina - VA), joka on yhtä suuri kuin aktiivisen (mitattuna watteina - W) ja reaktiivisen (mitattuna volttiampeereina reaktiivisen - summan neliöjuuri). VAR) teho.

Säiliössä oleva vesi poistaa lämmön lauhduttimesta. Roiskealtaita käytetään kuitenkin usein näihin tarkoituksiin.

tai jäähdytystorneja. Jäähdytystornit voivat olla tornityyppisiä Kuva 8

tai tuuletin Kuva 9

Jäähdytystornit suunnitellaan lähes samanlaisiksi, sillä ainoa ero on, että vesi virtaa alas pattereista, siirtää lämpöä niihin ja ne jäähtyvät pakoilman vaikutuksesta. Tässä tapauksessa osa vedestä haihtuu ja kulkeutuu ilmakehään.
Tällaisen voimalaitoksen hyötysuhde ei ylitä 30%.

B) Kaasuturbiinivoimala.

Kaasuturbiinivoimalaitoksessa turbogeneraattoria ei käytetä höyryllä, vaan suoraan polttoaineen palaessa syntyvillä kaasuilla. Tässä tapauksessa voidaan käyttää vain maakaasua, muuten turbiini epäonnistuu nopeasti sen palamistuotteiden saastumisen vuoksi. Tehokkuus maksimikuormalla 25-33 %

Paljon suurempi hyötysuhde (jopa 60 %) voidaan saavuttaa yhdistämällä höyry- ja kaasukiertoja. Tällaisia ​​laitoksia kutsutaan yhdistetyn syklin kasveiksi. Perinteisen kattilan tilalle on asennettu hukkalämpökattila, jossa ei ole omia polttimia. Se saa lämpöä kaasuturbiinin pakokaasusta. Tällä hetkellä CCGT:t otetaan aktiivisesti elämäämme, mutta toistaiseksi niitä on vähän Venäjällä.

SISÄÄN) Lämpövoimalaitokset (joista on tullut olennainen osa suuria kaupunkeja kauan sitten). Kuva 11

Lämpövoimalaitos on rakenteellisesti suunniteltu lauhdutusvoimalaitokseksi (CPS). Tämän tyyppisen voimalaitoksen erikoisuus on, että se pystyy tuottamaan sekä lämpö- että sähköenergiaa samanaikaisesti. Höyryturbiinin tyypistä riippuen on olemassa erilaisia ​​​​menetelmiä höyryn poistamiseen, joiden avulla voit ottaa siitä höyryä eri parametreillä. Tässä tapauksessa osa höyrystä tai kaikki höyry (riippuen turbiinityypistä) menee verkkolämmittimeen, siirtää siihen lämpöä ja kondensoituu sinne. Yhteistuotantoturbiinien avulla voit säätää höyryn määrää lämpö- tai teollisuustarpeisiin, mikä mahdollistaa CHP-laitoksen toiminnan useissa kuormitustiloissa:

lämpö - sähköenergian tuotanto on täysin riippuvainen höyryn tuotannosta teollisuuden tai kaukolämmön tarpeisiin.

sähköinen - sähkökuorma on riippumaton lämpökuormasta. Lisäksi CHP-laitokset voivat toimia täysin lauhduttamalla. Tämä voi olla tarpeen esimerkiksi, jos kesällä on jyrkkä pätövoimapula. Tämä tila on kannattamaton lämpövoimalaitoksille, koska tehokkuus heikkenee merkittävästi.

Sähköenergian ja lämmön samanaikainen tuotanto (yhteistuotanto) on kannattava prosessi, jossa aseman hyötysuhde kasvaa merkittävästi. Esimerkiksi CES:n laskennallinen hyötysuhde on enintään 30 % ja CHP:n noin 80 %. Lisäksi yhteistuotannon avulla voidaan vähentää käyttämättömiä lämpöpäästöjä, millä on myönteinen vaikutus lämpövoimalaitoksen sijaintialueen ekologiaan (verrattuna siihen, jos olisi vastaavan kapasiteetin lämpövoimalaitos).

Katsotaanpa tarkemmin höyryturbiinia.

Yhteistuotannon höyryturbiineihin kuuluvat turbiinit, joissa on:

Vastapaine;

Säädettävä höyrynpoisto;

Valinta ja vastapaine.

Vastapaineiset turbiinit toimivat poistamalla höyryä lauhduttimeen, kuten IES:ssä, vaan verkkolämmittimeen, eli kaikki turbiinin läpi kulkeva höyry menee lämmitystarpeisiin. Tällaisten turbiinien suunnittelussa on merkittävä haittapuoli: sähköinen kuormitusaikataulu on täysin riippuvainen lämpökuormitusaikataulusta, eli tällaiset laitteet eivät voi osallistua sähköjärjestelmän virran taajuuden toiminnalliseen säätelyyn.

Ohjatulla höyrynpoistolla varustetuissa turbiineissa sitä uutetaan tarvittava määrä välivaiheissa ja valitaan tässä tapauksessa sopivat höyrynpoistovaiheet. Tämäntyyppinen turbiini on riippumaton lämpökuormasta ja lähtöpätötehon säätöä voidaan säätää suuremmissa rajoissa kuin vastapaineisissa CHP-laitoksissa.

Poisto- ja vastapaineturbiinit yhdistävät kahden ensimmäisen turbiinityypin toiminnot.

CHP-laitosten yhteistuotantoturbiinit eivät aina pysty muuttamaan lämpökuormaa lyhyessä ajassa. Kuormitushuippujen kattamiseksi ja joskus sähkötehon lisäämiseksi kytkemällä turbiinit lauhdutustilaan, lämpövoimalaitoksiin asennetaan huippuvesilämmityskattilat.

2) Ydinvoimalat.

Venäjällä on tällä hetkellä 3 tyyppisiä reaktorilaitoksia. Niiden yleinen toimintaperiaate on suunnilleen samanlainen kuin IES:n toiminta (vanhoina aikoina ydinvoimaloita kutsuttiin osavaltion piirivoimalaitoksiksi). Ainoa perustavanlaatuinen ero on, että lämpöenergiaa ei saada orgaanista polttoainetta käyttävissä kattiloissa, vaan ydinreaktoreissa.

Katsotaanpa kahta yleisintä reaktorityyppiä Venäjällä.

1) RBMK reaktori.

Tämän reaktorin erottuva piirre on, että turbiinin pyörittämiseen tarvittava höyry saadaan suoraan reaktorin sydämestä.

RBMK ydin. Kuva 13

koostuu pystysuuntaisista grafiittipylväistä, joissa on pitkittäisiä reikiä, joihin on työnnetty zirkoniumseoksesta ja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia. Grafiitti toimii neutronien hidastajana. Kaikki kanavat on jaettu polttoaine- ja CPS-kanaviin (ohjaus- ja suojajärjestelmä). Niissä on erilaiset jäähdytyspiirit. Polttoainekanaviin työnnetään kasetti (FA - polttoainenippu), jossa on tangot (TVEL - polttoaine-elementti), joiden sisällä on uraanipellettejä suljetussa kuoressa. On selvää, että niistä saadaan lämpöenergiaa, joka siirretään jäähdytysnesteeseen, joka kiertää jatkuvasti alhaalta ylöspäin korkean paineen alaisena - tavallinen vesi, mutta erittäin hyvin puhdistettu epäpuhtauksista.

Polttoainekanavien läpi kulkeva vesi haihtuu osittain, höyry-vesi-seos tulee kaikista yksittäisistä polttoainekanavista 2 erotinrumpuun, joissa höyry erotetaan vedestä. Vesi menee taas reaktoriin kiertopumppujen avulla (yhteensä 4 per silmukka), ja höyry kulkee höyrylinjojen kautta 2 turbiiniin. Sitten höyry tiivistyy lauhduttimessa ja muuttuu vedeksi, joka palaa reaktoriin.

Reaktorin lämpötehoa ohjataan vain avulla, jotka liikkuvat säätösauvojen kanavissa. Näitä kanavia jäähdyttävä vesi tulee ylhäältä alas.

Kuten olet ehkä huomannut, en ole vielä koskaan maininnut reaktoriastiaa. Tosiasia on, että itse asiassa RBMK: lla ei ole runkoa. Aktiivinen vyöhyke, josta juuri kerroin, on sijoitettu betonikuiluun, ja sen päällä se on suljettu 2000 tonnia painavalla kannella.

Yllä oleva kuva esittää reaktorin ylemmän biologisen suojan. Mutta sinun ei pitäisi odottaa, että nostamalla yhtä lohkoista voit nähdä aktiivisen alueen kelta-vihreän tuuletusaukon, ei. Itse kansi sijaitsee huomattavasti alempana, ja sen yläpuolella, ylempään biologiseen suojaukseen asti, jää rako viestintäkanaville ja kokonaan poistetuille vaimennustankoille.

Grafiittipylväiden väliin jätetään tilaa grafiitin lämpölaajenemista varten. Tässä tilassa kiertää typen ja heliumkaasujen seos. Sen koostumusta käytetään polttoainekanavien tiiviyden arvioimiseen. RBMK-sydän on suunniteltu rikkomaan enintään 5 kanavaa; jos useammat ovat paineettomina, reaktorin kansi repeytyy ja loput kanavat avautuvat. Tällainen tapahtumien kehitys aiheuttaa Tšernobylin tragedian toistumisen (tässä en tarkoita itse ihmisen aiheuttamaa katastrofia, vaan sen seurauksia).

Katsotaanpa RBMK:n etuja:

— Kanavakohtaisen lämpötehon säätelyn ansiosta polttoainenippuja voidaan vaihtaa pysäyttämättä reaktoria. Joka päivä yleensä vaihdetaan useita kokoonpanoja.

-Matala paine CMPC:ssä (multiple Ford Circuit Circuit), mikä edistää lievempää paineen alenemiseen liittyvien onnettomuuksien esiintymistä.

— Vaikeasti valmistettavan reaktoriastian puuttuminen.

Katsotaanpa RBMK:n haittoja:

-Käytön aikana ytimen geometriassa havaittiin lukuisia virheitä, joita ei voida täysin poistaa olemassa olevilla 1. ja 2. sukupolven voimayksiköillä (Leningrad, Kursk, Tshernobyl, Smolensk). Kolmannen sukupolven RBMK-voimayksiköt (on vain yksi - Smolenskin ydinvoimalaitoksen 3. voimayksikössä) ovat vapaita näistä puutteista.

– Reaktori on yksipiirinen. Toisin sanoen turbiineja pyöritetään suoraan reaktorissa tuotetulla höyryllä. Tämä tarkoittaa, että se sisältää radioaktiivisia komponentteja. Jos turbiini alentaa paineen (ja tämä tapahtui Tšernobylin ydinvoimalassa vuonna 1993), sen korjaaminen on erittäin monimutkaista ja ehkä mahdotonta.

—Reaktorin käyttöikä määräytyy grafiitin käyttöiän mukaan (30-40 vuotta). Sitten tulee sen hajoaminen, joka ilmenee sen turvotuksena. Tämä prosessi aiheuttaa jo vakavaa huolta vanhimmassa RBMK-voimayksikössä, Leningrad-1:ssä, joka rakennettiin vuonna 1973 (se on jo 39 vuotta vanha). Todennäköisin tapa päästä ulos tilanteesta on kytkeä n:s määrä kanavia grafiitin lämpölaajenemisen vähentämiseksi.

-Grafiittimoderaattori on syttyvä materiaali.

— Sulkuventtiilien suuren määrän vuoksi reaktoria on vaikea ohjata.

— Ensimmäisessä ja toisessa sukupolvessa on epävakautta käytettäessä pienillä tehoilla.

Yleisesti voidaan sanoa, että RBMK on aikansa hyvä reaktori. Tällä hetkellä on tehty päätös olla rakentamatta voimayksiköitä tämäntyyppisellä reaktorilla.

2) VVER-reaktori.

RBMK korvataan parhaillaan VVER:llä. Sillä on merkittäviä etuja verrattuna RBMK:hen.

Ydin on kokonaan suljettu erittäin kestävässä kotelossa, joka valmistetaan tehtaalla ja kuljetetaan rautateitse ja sitten maanteitse rakenteilla olevalle voimayksikölle täysin valmiina. Moderaattori on puhdasta vettä paineen alaisena. Reaktori koostuu 2 piiristä: vesi ensimmäisestä piiristä korkeapaineisena jäähdyttää polttoainenippuja siirtäen lämpöä 2. piiriin höyrystimen avulla (suorittaa lämmönvaihtimen toiminnon 2 eristetyn piirin välillä). Siinä toisiopiirin vesi kiehuu, muuttuu höyryksi ja menee turbiiniin. Primääripiirissä vesi ei kiehu, koska se on erittäin korkean paineen alainen. Poistohöyry tiivistyy lauhduttimessa ja palaa höyrynkehittimeen. Kaksipiirisellä piirillä on merkittäviä etuja yksipiiriin verrattuna:

Turbiiniin menevä höyry ei ole radioaktiivista.

Reaktorin tehoa voidaan ohjata absorptiotankojen lisäksi myös boorihappoliuoksella, mikä tekee reaktorista vakaamman.

Ensiöpiirin elementit sijaitsevat hyvin lähellä toisiaan, joten ne voidaan sijoittaa yhteiseen suojakuoreen. Primääripiirin murtuessa radioaktiivisia elementtejä pääsee suojarakennukseen, eivätkä ne pääse ympäristöön. Lisäksi suojakuori suojaa reaktoria ulkoisilta vaikutuksilta (esimerkiksi pienen lentokoneen putoamiselta tai aseman kehän ulkopuolella tapahtuvalta räjähdykseltä).

Reaktori ei ole vaikea käyttää.

On myös haittoja:

— Toisin kuin RBMK:ssa, polttoainetta ei voi vaihtaa reaktorin ollessa käynnissä, koska se sijaitsee yhteisessä kotelossa, ei erillisissä kanavissa, kuten RBMK:ssa. Polttoaineen uudelleenlatausaika osuu yleensä samaan aikaan rutiinikorjausten kanssa, mikä vähentää tämän tekijän vaikutusta asennettuun kapasiteettikertoimeen.

— Primääripiiri on korkean paineen alainen, mikä saattaa aiheuttaa suuremman mittakaavan onnettomuuden paineen alentamisen aikana kuin RBMK.

— Reaktorialus on erittäin vaikea kuljettaa tuotantolaitokselta ydinvoimalan rakennustyömaalle.

No, olemme katsoneet lämpövoimalaitosten työtä, katsotaan nyt työtä

Vesivoimalan toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Hydraulisten rakenteiden ketju tuottaa tarvittavan veden paineen, joka virtaa hydrauliturbiinin siipille, joka käyttää sähköä tuottavia generaattoreita.

Tarvittava vedenpaine muodostuu padon rakentamisen kautta ja joen keskittymisen seurauksena tiettyyn paikkaan tai ohjaamalla - luonnollinen veden virtaus. Joissakin tapauksissa sekä patoa että poikkeamaa käytetään yhdessä vaaditun vedenpaineen saavuttamiseksi. Vesivoimalaitoksilla on erittäin suuri tuotetun sähkön joustavuus sekä alhaiset tuotetun sähkön kustannukset. Tämä vesivoimalaitosten ominaisuus johti toisentyyppisen voimalaitoksen - pumppuvoimalan - luomiseen. Tällaiset asemat pystyvät keräämään tuotettua sähköä ja käyttämään sitä huippukuormituksen aikoina. Tällaisten voimalaitosten toimintaperiaate on seuraava: tiettyinä aikoina (yleensä yöaikaan) pumppuvoimalaitosten vesivoimalaitokset toimivat pumppuina, kuluttavat sähköenergiaa sähköjärjestelmästä ja pumppaavat vettä erityisesti varustettuihin yläaltaisiin. Kun kysyntää ilmaantuu (huippukuormituksen aikana), niistä tuleva vesi tulee paineputkeen ja käyttää turbiineja. PSPP:illä on erittäin tärkeä tehtävä energiajärjestelmässä (taajuudensäätö), mutta niitä ei käytetä maassamme laajalti, koska ne kuluttavat enemmän sähköä kuin tuottavat. Eli tämän tyyppinen asema on omistajalle kannattamaton. Esimerkiksi Zagorskaya PSPP:ssä hydrogeneraattoreiden kapasiteetti generaattoritilassa on 1200 MW ja pumpputilassa 1320 MW. Tämäntyyppiset asemat soveltuvat kuitenkin parhaiten tuotetun tehon nopeaan lisäämiseen tai vähentämiseen, joten ne on edullista rakentaa esimerkiksi ydinvoimaloiden lähelle, koska viimeksi mainitut toimivat perustilassa.

Olemme tarkastelleet kuinka sähköenergiaa tuotetaan. On aika kysyä itseltäsi vakava kysymys: "Minkätyyppiset asemat täyttävät parhaiten kaikki nykyajan luotettavuuden, ympäristöystävällisyyden vaatimukset ja ovat lisäksi alhaiset energiakustannukset?" Jokainen vastaa tähän kysymykseen eri tavalla. Annan sinulle luetteloni "parhaimmista".

1) Maakaasulla toimiva CHP. Tällaisten asemien hyötysuhde on erittäin korkea, polttoaineen hinta on myös korkea, mutta maakaasu on yksi "puhtaimmista" polttoainetyypeistä, ja tämä on erittäin tärkeää kaupungin ekologian kannalta, jossa lämpövoimalaitokset ovat yleensä sijaitsee.

2) HPP ja PSPP. Edut lämpöasemiin nähden ovat ilmeiset, koska tämäntyyppiset asemat eivät saastuta ilmakehää ja tuottavat "halvinta" energiaa, joka on lisäksi uusiutuva luonnonvara.

3) Maakaasua käyttävä CCGT-voimalaitos. Lämpöasemien korkein hyötysuhde sekä kulutetun polttoaineen pieni määrä ratkaisevat osittain biosfäärin lämpösaasteet ja fossiilisten polttoaineiden rajalliset varat.

4) Ydinvoimalaitos. Normaalikäytössä ydinvoimalaitos päästää ympäristöön 3-5 kertaa vähemmän radioaktiivisia aineita kuin samantehoinen lämpöasema, joten lämpövoimalaitosten osittainen korvaaminen ydinvoimaloilla on täysin perusteltua.

5) GRES. Tällä hetkellä tällaiset asemat käyttävät polttoaineena maakaasua. Tämä on täysin merkityksetöntä, sillä samalla menestyksellä osavaltion piirivoimalaitosten uuneissa on mahdollista hyödyntää assosioitua öljykaasua (APG) tai polttaa hiiltä, ​​jonka varannot ovat valtavat maakaasuvaroihin verrattuna.

Tämä päättää artikkelin ensimmäisen osan.

Materiaalin on valmistanut:
opiskelija ryhmän ES-11b South-West State University Agibalov Sergey.

Mikä se on ja mitkä ovat lämpövoimaloiden toimintaperiaatteet? Tällaisten esineiden yleinen määritelmä kuulostaa suunnilleen seuraavalta - nämä ovat voimalaitoksia, jotka prosessoivat luonnonenergiaa sähköenergiaksi. Näihin tarkoituksiin käytetään myös luonnollista alkuperää olevaa polttoainetta.

Lämpövoimalaitosten toimintaperiaate. Lyhyt kuvaus

Tänä päivänä juuri tällaisissa laitoksissa polttaminen on yleisintä, joka vapauttaa lämpöenergiaa. Lämpövoimalaitosten tehtävänä on käyttää tätä energiaa sähköenergian tuottamiseen.

Lämpövoimalaitosten toimintaperiaate ei ole vain lämpöenergian tuottaminen, vaan myös tuotanto, joka toimitetaan myös kuluttajille esimerkiksi kuuman veden muodossa. Lisäksi nämä energialaitokset tuottavat noin 76 % kaikesta sähköstä. Tämä laaja käyttö johtuu siitä, että fossiilisten polttoaineiden saatavuus aseman toimintaan on melko korkea. Toinen syy oli se, että polttoaineen kuljettaminen ottopaikalta itse asemalle on melko yksinkertaista ja virtaviivaista toimintaa. Lämpövoimalaitosten toimintaperiaate on suunniteltu siten, että käyttönesteen hukkalämpö on mahdollista käyttää sen toissijaiseen toimittamiseen kuluttajalle.

Asemien erottelu tyypin mukaan

On syytä huomata, että lämpöasemat voidaan jakaa tyyppeihin sen mukaan, millaista lämpöä ne tuottavat. Jos lämpövoimalaitoksen toimintaperiaate on vain tuottaa sähköenergiaa (eli se ei toimita lämpöenergiaa kuluttajalle), niin sitä kutsutaan lauhdutusvoimalaitokseksi (CES).

Sähköenergian tuotantoon, höyryn syöttöön sekä kuuman veden toimittamiseen kuluttajalle tarkoitetuissa tiloissa on lauhduturbiinien sijaan höyryturbiinit. Myös tällaisissa aseman elementeissä on välihöyrynpoisto tai vastapainelaite. Tämän tyyppisten lämpövoimalaitosten (CHP) tärkein etu ja toimintaperiaate on, että jätehöyryä käytetään myös lämmönlähteenä ja toimitetaan kuluttajille. Tämä vähentää lämpöhäviöitä ja jäähdytysveden määrää.

Lämpövoimalaitosten toimintaperiaatteet

Ennen kuin siirryt itse toimintaperiaatteen tarkasteluun, on ymmärrettävä, millaisesta asemasta puhumme. Tällaisten tilojen vakiorakenne sisältää järjestelmän, kuten höyryn välitulistusjärjestelmän. Se on tarpeen, koska välitulituksen kanssa varustetun piirin lämpöhyötysuhde on suurempi kuin järjestelmässä, jossa ei ole sitä. Yksinkertaisesti sanottuna lämpövoimalaitoksen toimintaperiaate tällaisella järjestelmällä on paljon tehokkaampi samoilla alkuperäisillä ja lopullisilla määritellyillä parametreilla kuin ilman sitä. Kaikesta tästä voidaan päätellä, että aseman toiminnan perusta on orgaaninen polttoaine ja lämmitetty ilma.

Työsuunnitelma

Lämpövoimalaitoksen toimintaperiaate on rakennettu seuraavasti. Polttoainemateriaali sekä hapetin, jonka rooli on useimmiten kuumennettu ilma, syötetään jatkuvassa virrassa kattilan tulipesään. Polttoaineina voivat toimia aineet, kuten hiili, öljy, polttoöljy, kaasu, liuske ja turve. Jos puhumme yleisimmästä polttoaineesta Venäjän federaation alueella, se on hiilipölyä. Edelleen lämpövoimalaitosten toimintaperiaate on rakennettu siten, että polttoaineen palamisesta syntyvä lämpö lämmittää höyrykattilassa olevan veden. Kuumennuksen seurauksena neste muuttuu kylläiseksi höyryksi, joka tulee höyryturbiiniin höyryn poistoaukon kautta. Tämän laitteen päätarkoitus asemalla on muuntaa tulevan höyryn energia mekaaniseksi energiaksi.

Kaikki turbiinin liikkuvat elementit ovat tiiviisti yhteydessä akseliin, minkä seurauksena ne pyörivät yhtenä mekanismina. Saadakseen akselin pyörimään höyryturbiini siirtää höyryn kineettisen energian roottoriin.

Aseman mekaaninen osa

Lämpövoimalaitoksen suunnittelu ja toimintaperiaate sen mekaanisessa osassa liittyy roottorin toimintaan. Turbiinista tulevalla höyryllä on erittäin korkea paine ja lämpötila. Tästä johtuen syntyy korkeaa sisäistä höyryä, joka virtaa kattilasta turbiinin suuttimiin. Höyrysuihkut, jotka kulkevat suuttimen läpi jatkuvana virtana suurella nopeudella, joka on usein jopa suurempi kuin äänen nopeus, vaikuttavat turbiinin siipiin. Nämä elementit on kiinnitetty jäykästi levyyn, joka puolestaan ​​on tiiviisti kytketty akseliin. Tässä vaiheessa höyryn mekaaninen energia muunnetaan roottoriturbiinien mekaaniseksi energiaksi. Jos puhumme tarkemmin lämpövoimaloiden toimintaperiaatteesta, mekaaninen vaikutus vaikuttaa turbogeneraattorin roottoriin. Tämä johtuu siitä, että tavanomaisen roottorin ja generaattorin akseli on kytketty tiiviisti toisiinsa. Ja sitten on melko tunnettu, yksinkertainen ja ymmärrettävä prosessi mekaanisen energian muuttamiseksi sähköenergiaksi laitteessa, kuten generaattorissa.

Höyryliike roottorin jälkeen

Kun vesihöyry kulkee turbiinin ohi, sen paine ja lämpötila laskevat merkittävästi, ja se tulee aseman seuraavaan osaan - lauhduttimeen. Tämän elementin sisällä höyry muuttuu takaisin nesteeksi. Tämän tehtävän suorittamiseksi lauhduttimen sisällä on jäähdytysvettä, joka syötetään sinne laitteen seinien sisällä kulkevien putkien kautta. Kun höyry on muutettu takaisin vedeksi, se pumpataan ulos lauhdepumpulla ja menee seuraavaan osastoon - ilmanpoistoon. On myös tärkeää huomata, että pumpattu vesi kulkee regeneratiivisten lämmittimien läpi.

Ilmanpoistolaitteen päätehtävä on poistaa kaasut sisääntulevasta vedestä. Puhdistuksen yhteydessä neste lämmitetään samalla tavalla kuin regeneratiivisissa lämmittimissä. Tätä tarkoitusta varten käytetään höyryn lämpöä, joka otetaan turbiiniin menevästä. Ilmanpoistotoimenpiteen päätarkoituksena on vähentää nesteen happi- ja hiilidioksidipitoisuus hyväksyttäviin arvoihin. Tämä auttaa vähentämään korroosion nopeutta reiteillä, joita pitkin vettä ja höyryä syötetään.

Hiiliasemat

Lämpövoimalaitosten toimintaperiaatteessa on suuri riippuvuus käytetystä polttoaineesta. Teknologisesta näkökulmasta vaikein aine on kivihiili. Tästä huolimatta raaka-aineet ovat pääasiallinen voimanlähde näissä laitoksissa, joiden määrä on noin 30 % asemien kokonaisosuudesta. Lisäksi tällaisten kohteiden määrää on tarkoitus lisätä. On myös syytä huomata, että aseman toimintaan tarvittavien toiminnallisten osastojen määrä on paljon suurempi kuin muiden tyyppien.

Miten lämpövoimalat toimivat hiilipolttoaineella?

Jotta asema toimisi jatkuvasti, hiiltä tuodaan jatkuvasti rautatiekiskoja pitkin, joka puretaan erityisillä purkuvälineillä. Sitten on elementtejä, kuten joiden kautta purettu kivihiili toimitetaan varastoon. Seuraavaksi polttoaine menee murskauslaitokseen. Tarvittaessa on mahdollista ohittaa hiilen toimitusprosessi varastoon ja siirtää se suoraan murskaimiin purkulaitteista. Tämän vaiheen jälkeen murskatut raaka-aineet tulevat raakahiilen bunkkeriin. Seuraava vaihe on toimittaa materiaali syöttölaitteiden kautta jauhetun kivihiilen tehtaille. Seuraavaksi hiilipöly syötetään pneumaattisella kuljetusmenetelmällä hiilipölybunkkeriin. Tätä reittiä pitkin aine ohittaa elementit, kuten erottimen ja syklonin, ja suppilosta se virtaa jo syöttölaitteiden kautta suoraan polttimiin. Syklonin läpi kulkeva ilma imetään myllypuhaltimella ja syötetään sitten kattilan polttokammioon.

Lisäksi kaasun liike näyttää suunnilleen seuraavalta. Polttokattilan kammioon muodostunut haihtuva aine kulkee peräkkäin tällaisten laitteiden, kuten kattilalaitoksen kaasukanavien, läpi, sitten, jos käytetään höyryn jälkilämmitysjärjestelmää, kaasu syötetään primääri- ja toisiotulistimeen. Tässä osastossa, kuten myös vesisäästölaitteessa, kaasu luovuttaa lämpönsä lämmittääkseen työnesteen. Seuraavaksi asennetaan elementti, jota kutsutaan ilman tulistimeksi. Tässä kaasun lämpöenergiaa käytetään sisääntulevan ilman lämmittämiseen. Kulkiessaan kaikkien näiden elementtien läpi haihtuva aine siirtyy tuhkankerääjään, jossa se puhdistetaan tuhkasta. Tämän jälkeen savupumput imevät kaasun ulos ja vapauttavat sen kaasuputken avulla ilmakehään.

Lämpövoimalaitokset ja ydinvoimalat

Usein herää kysymys, mikä on yhteistä lämpövoimalaitosten välillä ja onko lämpövoimalaitosten ja ydinvoimalaitosten toimintaperiaatteissa yhtäläisyyksiä.

Jos puhumme niiden samankaltaisuuksista, niitä on useita. Ensinnäkin ne molemmat on rakennettu siten, että he käyttävät työhönsä fossiilista ja erittynyttä luonnonvaraa. Lisäksi voidaan todeta, että molemmat esineet on tarkoitettu tuottamaan sähköenergian lisäksi myös lämpöenergiaa. Toimintaperiaatteiden yhtäläisyydet ovat myös siinä, että lämpövoimalaitoksissa ja ydinvoimalaitoksissa on turbiinit ja höyrygeneraattorit mukana toimintaprosessissa. Lisäksi on vain joitain eroja. Näitä ovat esimerkiksi se, että esimerkiksi rakentamiskustannukset ja lämpövoimalaitoksista hankittava sähkö ovat paljon alhaisemmat kuin ydinvoimalaitoksista. Mutta toisaalta ydinvoimalat eivät saastuta ilmakehää, kunhan jätteet loppusijoitetaan oikein eikä onnettomuuksia tapahdu. Lämpövoimalaitokset päästävät toimintaperiaatteensa vuoksi jatkuvasti haitallisia aineita ilmakehään.

Tässä piilee ydinvoimalaitosten ja lämpövoimalaitosten toiminnan tärkein ero. Jos lämpölaitoksissa polttoaineen polton lämpöenergia siirretään useimmiten veteen tai muunnetaan höyryksi, niin ydinvoimalaitoksissa energia otetaan uraaniatomien fissiosta. Tuloksena olevaa energiaa käytetään erilaisten aineiden lämmittämiseen ja vettä käytetään täällä melko harvoin. Lisäksi kaikki aineet ovat suljetuissa, suljetuissa piireissä.

Kaukolämpö

Joillakin lämpövoimalaitoksilla niiden suunnitteluun voi sisältyä järjestelmä, joka hoitaa itse voimalaitoksen ja sen viereisen kylän, jos sellainen on, lämmityksen. Tämän asennuksen verkkolämmittimiin vedetään höyryä turbiinista, ja siellä on myös erityinen linja lauhteenpoistoon. Vesi syötetään ja poistetaan erityistä putkistoa pitkin. Tällä tavalla syntyvä sähköenergia poistetaan sähkögeneraattorista ja välitetään kuluttajalle porrasmuuntajien kautta.

Perusvarusteet

Jos puhumme lämpövoimaloissa käytettävistä pääelementeistä, nämä ovat kattilahuoneita sekä turbiiniyksiköitä, jotka on yhdistetty sähkögeneraattoriin ja kondensaattoriin. Suurin ero päälaitteiden ja lisälaitteiden välillä on, että sillä on vakioparametrit tehon, tuottavuuden, höyryparametrien sekä jännitteen ja virran jne suhteen. On myös huomattava, että pääelementtien tyyppi ja lukumäärä valitaan sen mukaan, kuinka paljon tehoa yhdestä lämpövoimalaitoksesta on saatava, sekä sen käyttötavasta. Animaatio lämpövoimaloiden toimintaperiaatteesta voi auttaa ymmärtämään tätä asiaa tarkemmin.