19 Тепловые электростанции 19. Известно, что крупные куски угля горят плохо и медленно

Скачать 20.87 Kb. Название Известно, что крупные куски угля горят плохо и медленно Анкор 19 Тепловые электростанции 19.docx Дата 26.05.2017 Размер 20.87 Kb. Формат файла Имя файла 19 Тепловые электростанции 19.docx Тип Документы #9830

Тепловые электростанции вырабатывают в нашей стране около 80% электроэнергии. Эти станции работают на каменном угле, торфе, сланцах, природном газе. Рассмотрим, к примеру, принцип работы тепловой электростанции на каменном угле. Каменный уголь привозится к станции по железной дороге, разгружается и складируется. Известно, что крупные куски угля горят плохо и медленно. Существенно улучшить процесс горения можно, сжигая угольную пыль. Поэтому привезенный уголь сначала измельчают, а затем в шаровых мельницах тяжелые стальные шары превращают кусочки угля в мельчайшую пыль. Потоком горячего воздуха эта пыль вдувается в топку парового котла через специальные горелки. Сгорая на лету, пыль превращается в яркий факел пламени с температурой горения до 1500 градусов. Пламя нагревает воду в тонких трубках, которыми изнутри покрыты боковые стенки котельной топки. Раскаленные топочные газы устремляются по дымоходу, встречая на своем пути кипятильные трубки. В них нагретая пламенем вода превращается в пар. Далее газы попадают в экономайзер – устройство для пополнения запасов воды в котле, и подогревают в нем воду. Затем газы попадают в подогреватель воздуха, в котором нагревается воздух, поступающий вместе с угольной пылью в горелки котлов. Уголь прекрасно горит, если в топке хорошая тяга. Сильную тягу дает высокая труба. Однако для мощных котлов трубы оказывается недостаточно – приходится дополнительно устанавливать мощные дымососы. Дымовые газы несут в себе много золы. Поэтому их очищают в золоуловителях, а золу отвозят в золоотвалы. Сложность приведенного процесса сжигания угля полностью оправдывается высоким к.п.д. такой тепловой электростанции – до 90% тепла, заключенного в угле преобразуется в электрическую энергию. Итак, топливо сгорело, передав свою энергию воде. Вода в котле превратилась в пар. Но этот пар еще нельзя пускать в турбину – он недостаточно горяч и, остывая, быстро превратиться в капли воды. Поэтому пар попадает в змеевики пароперегревателя, расположенного в дымоходе между кипятильными трубами и экономайзером. Там пар дополнительно нагревается до очень высокой температуры 500-600 градусов при давлении в 150-250 атмосфер. Такой сжатый и перегретый пар по паропроводам направляется в паровые турбины. Турбины на тепловых электростанциях бывают не только разной мощности, но и различной конструкции. Существуют малые одноступенчатые турбины мощностью в десятки киловатт. А есть и многоступенчатые турбины – гиганты мощностью от 500 до 1500 киловатт. Чем выше температура и давление пара на входе в турбину и чем ниже они на выходе, тем больше энергии пара использует турбина. Чтобы снизить температуру и давление пара на выходе из турбины, его не выпускают в воздух, а направляют в конденсатор. Внутри конденсатора по тонким латунным трубкам циркулирует холодная вода. Она охлаждает пар, превращая его в воду, называемую конденсатом. От этого давление в конденсаторе становится в 10-15 раз ниже атмосферного. Итак, пар, отдавший практически всю свою энергию, превращается в конденсат – очень чистую воду, не содержащую химических, или механических примесей. Эта очищенная вода нужна в котлах, поэтому конденсат вновь закачивают в котел, замыкая цикл движения воды на тепловой станции. Обычно мощная паровая турбина имеет скорость 3000 оборотов в минуту и ее вал напрямую соединен с валом электрического генератора, вырабатывающего трехфазный переменный ток частотой 50 периодов в секунду и напряжением 10-15 тысяч вольт. Электроэнергия – основной и главнейший продукт тепловой электростанции. На большинстве станций выработанная электроэнергия делится на три потока. Часть ее направляется по кабелю потребителям, расположенным неподалеку. Другая небольшая часть – до 8% - идет на удовлетворение собственных технологических нужд станции. Большая же часть выработанной электроэнергии предназначается для городов и промышленных предприятий, находящихся на большом удалении – в десятках и сотнях километров от станции. На большие расстояния электроэнергию передают по высоковольтным линиям при напряжении 110, 220, 400, 500 и 800 тысяч вольт. Для создания такого высокого напряжения на станции есть повышающая трансформаторная подстанция и распределительное устройство высокого напряжения. От него к городам и предприятиям расходятся высоковольтные линии электропередач. Описанная электростанция имеет замкнутый водяной цикл, производит только электрический ток и называется «конденсационной» (поскольку весь пар попадает в конденсатор). Однако помимо электроэнергии нужен еще и пар и горячая вода. Для их получения на электростанциях устанавливают специальные теплофикационные турбины. Они состоят из двух частей – цилиндров высокого и низкого давления. Отрабатывает пар в цилиндре высокого давления, а в цилиндр низкого давления поступает уже только часть пара. Другую часть из турбины отбирают и направляют в теплообменник. Там очень горячий турбинный пар нагревает воду, превращая ее во вторичный пар. Затем турбинный пар идет дальше своей дорогой в конденсатор, а вторичный пар направляется потребителю. В городе часть вторичного пара попадает в теплообменники – бойлеры, в которых нагревает воду для отопления помещений и бытовых нужд в жилых домах. Тепловые электростанции, которые одновременно дают электрическую энергию и тепло, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Конденсационные электростанции выгодно строить вблизи богатых угольных месторождений, торфяных болот, если рядом есть подходящие водоемы. Несмотря на удаленность такой станции от города, передавать по проводам электрический ток оказывается значительно проще и выгоднее, нежели возить топливо (торф, уголь и т.п.). А возле городов и крупных заводов выгодно строить ТЭЦ. Эти станции снабдят город и теплом и электричеством. Современные ТЭЦ, работающие на природном газе, практически не загрязняют воздух и являются незаменимыми спутниками любого города, или крупного промышленного предприятия. Кроме того, строительство тепловой электростанции обходится значительно дешевле и занимает меньше времени, чем, например, строительство ГЭС. Газовые ТЭЦ могут быть быстро построены в любом районе, являясь наиболее безопасным источником энергии. Технологический процесс выработки энергии на атомных электростанциях (АЭС) Наиболее распространены АЭС с водо-водяным энергетическим реактором.  Принцип их действия: энергия, выделяемая в активной зоне реактора, передаётся теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает до кипения воду второго контура. Полученный при этом пар поступает в турбины, вращающие электрогенераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающим из водохранилища.  Технологический процесс выработки электроэнергии на ГЭС  Принцип работы ГЭС достаточно прост. Цепь гидротехнических сооружений обеспечивает необходимый напор воды, поступающей на лопасти гидротурбины, которая приводит в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию.  Необходимый напор воды образуется посредством строительства плотины, и как следствие, концентрации реки в определенном месте, или деривацией — естественным током воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды используют совместно и плотину, и деривацию.  Непосредственно в самом здании гидроэлектростанции располагается все энергетическое оборудование. В зависимости от назначения, оно имеет свое определенное деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию тока воды в электрическую энергию. Есть еще всевозможное дополнительное оборудование, устройства управления и контроля за работой ГЭС, трансформаторная станция, распределительные устройства и многое другое.  Технология выработки энергии на конденсационных электростанциях  Закрепившееся название конденсационных электростанций — ГРЭС (государственная районная электростанция). С течением времени термин ГРЭС потерял свой первоначальный смысл («районная») и в современном понимании означает, как правило, конденсационную электростанцию (КЭС) большой мощности.  Принцип действия: вода, нагреваемая в паровом котле до состояния перегретого пара (520—565 градусов Цельсия), вращает паровую турбину, приводящую в движение турбогенератор.  Избыточное тепло выбрасывается в атмосферу (близлежащие водоёмы) через конденсационные установки, в отличие от теплофикационных электростанций, отдающих избыточное тепло на нужды близлежащих объектов (например, отопление домов).  Технология выработки энергии на тепловых электростанциях  Тепловая электростанция — электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счет преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.  Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — разновидность тепловой электростанции, которая производит не только электроэнергию, но и является источником тепловой энергии в централизованных системах теплоснабжения (в виде пара и горячей воды, в том числе и для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и промышленных объектов). Как правило, ТЭЦ должна работать по теплофикационному графику, то есть выработка электрической энергии зависит от выработки тепловой энергии.  Теплоэлектростанции применяются как основные источники тепла и электроэнергии. В мощных теплоэлектростанциях используются турбины — турбогенераторы, работающие на тяжелом топливе или газе. Теплоэлектростанции малой и средней мощности создаются на основе газо-поршневых или газотурбинных силовых установок.