Основні принципи роботи ТЕС

Що таке теплова електрична станція і які ж принципи роботи ТЕС? Загальне визначення таких об'єктів звучить приблизно так чином - це енергетичні установки, які займаються переробкою природної енергії у електричну. Для цих цілей також використовується паливо природного походження.

Принцип роботи ТЕС. Короткий опис

На сьогоднішній день найбільшого поширення набули саме теплові електростанції. На таких об'єктах спалюють органічне паливо, яке виділяє теплову енергію. Завдання ТЕС - використовувати цю енергію, щоб отримати електричну.


Принцип роботи ТЕС - це вироблення не тільки електричної енергії, але і виробництво теплової енергії, яка постачається споживачам у вигляді гарячої води, наприклад. Крім того, ці об'єкти енергетики виробляють близько 76% всієї електроенергії. Таке широке поширення обумовлене тим, що доступність органічного палива для роботи станції досить велике. Другою причиною стало те, що транспортування палива від місця його видобутку до самої станції - це досить проста і налагоджена операція. Принцип роботи ТЕС побудований так, що є можливість використовувати відпрацьоване тепло робочого тіла для вторинної постачання її споживачеві.

Поділ станцій за типом

Варто зазначити, що теплові станції можуть ділитися на типи в залежності від того, який саме вид енергії вони виробляють. Якщо принцип роботи ТЕС полягає лише у виробництві електричної енергії (тобто теплова енергія не постачає споживачу), то її називають конденсаційної (КЕС).


Об'єкти, призначені для виробництва електричної енергії, для відпустки пара, а також постачання гарячої води споживачу, мають замість конденсаційних турбін парові. Також в таких елементах станції є проміжний відбір пари або ж пристрій протитиску. Головною перевагою і принципом роботи ТЕС (ТЕЦ) такого типу стало те, що відпрацьований пар також використовується в як джерела тепла і поставляється споживачам. Таким чином, вдається зменшити втрату тепла й кількість охолоджуючої води.

Основні принципи роботи ТЕС

Перш ніж перейти до розгляду самого принципу роботи, необхідно зрозуміти, про який саме станції йде мова. Стандартний пристрій таких об'єктів включає в себе таку систему, як проміжний перегрів пари. Вона необхідна тому, що теплова економічність схеми з наявністю проміжного перегріву, буде вище, ніж у системі, де вона відсутня. Якщо говорити простими словами, принцип роботи ТЕС, що має таку схему, буде набагато ефективніше при одних і тих же початкових і кінцевих заданих параметрах, ніж без неї. З усього цього можна зробити висновок, що основа роботи станції - це органічне паливо та нагріте повітря.

Схема роботи

Принцип роботи ТЕС побудований наступним чином. Паливний матеріал, а також окислювач, роль якого частіше всього бере на себе підігріте повітря, безперервним потоком подаються в топку котла. В ролі палива можуть виступати такі речовини, як вугілля, нафта, мазут, газ, сланці, торф. Якщо говорити про найбільш поширеному паливі на території Російської Федерації, то це вугільний пил. Далі принцип роботи ТЕС будується таким чином, що тепло, яке утворюється за рахунок спалювання палива, нагріває воду, яка знаходиться в паровому котлі. В внаслідок нагрівання відбувається перетворення рідини в насичений пар, який за пароотводу надходить у парову турбіну. Основне призначення цього пристрою на станції полягає в тому, щоб перетворити енергію надійшов пара в механічну.
Всі елементи турбіни, здатні рухатися, тісно пов'язуються з валом, внаслідок чого вони обертаються, як єдиний механізм. Щоб змусити обертатися вал, в паровій турбіні здійснюється передача кінетичної енергії пари ротору.

Механічна частина роботи станції

Пристрій і принцип роботи ТЕС в її механічній частині пов'язаний з роботою ротора. Пар, який надходить з турбіни, має дуже високий тиск і температуру. З-за цього створюється висока внутрішня енергія пари, яка надходить з котла в сопла турбіни. Струмені пари, проходячи через сопло безперервним потоком, з високою швидкістю, яка найчастіше навіть вище звуковий, впливають на робочі лопатки турбіни. Ці елементи жорстко закріплені на диску, який, у свою чергу, тісно пов'язаний з валом. В цей момент часу відбувається перетворення механічної енергії пари в механічну енергію турбін ротора. Якщо говорити точніше про принцип роботи ТЕС, то механічне вплив впливає на ротор турбогенератора. Це з-за того, що вал звичайного ротора і генератора тісно зв'язуються між собою. А далі відбувається досить відомий, простий і зрозумілий процес перетворення механічної енергії в електричну в такому пристрої, як генератор.

Рух пара після ротора

Після того, як водяна пара проходить турбіну, його тиск і температура значно опускається, і він вступає в наступну частину станції - конденсатор. Всередині цього елемента відбувається зворотне перетворення пари в рідину. Для виконання цієї задачі всередині конденсатора є охолоджуюча вода, яка надходить туди за допомогою труб, що проходять усередині стін пристрою. Після зворотного перетворення пари у воду, вона відкачується конденсатним насосом і надходить в наступний відсік - деаератор. Також важливо відзначити, що відкачувана вода, що проходить крізь регенеративні підігрівачі.
Основне завдання деаератора - це видалення газів з води, що надходить. Одночасно з операцією очищення, здійснюється і підігрів рідини так само, як і в регенеративних подогревателях. Для цієї мети використовується тепло пари, що відбирається з того, що слід в турбіну. Основне призначення операції деаерації полягає в тому, щоб знизити вміст кисню і вуглекислого газу в рідині до допустимих значень. Це допомагає знизити швидкість вплив корозії на тракти, за якими йде постачання води і пари.

Станції на вугіллі

Спостерігається висока залежність принципу роботи ТЕС від виду палива, яке використовується. З технологічної точки зору найбільш складним у реалізації речовиною є вугілля. Незважаючи на це, сировина є основним джерелом харчування на таких об'єктах, число яких приблизно 30% від загальної частки станцій. До того ж планується збільшувати кількість таких об'єктів. Також варто відзначити, що кількість функціональних відсіків, необхідних для роботи станції, набагато більше, ніж у інших видів.

Як працюють ТЕС на вугільному паливі

Для того щоб працювала станція безперервно, по залізничних коліях постійно привозять вугілля, який розвантажується за допомогою спеціальних розвантажувальних пристроїв. Далі є такі елементи, як транспортерні стрічки, за яким розвантажений вугілля подається на склад. Далі паливо надходить в дробильну установку. При необхідності є можливість минути процес постачання вугілля на склад, і передавати його відразу до дробилкам з розвантажувальних пристроїв. Після проходження цього етапу роздроблене сировина надходить у бункер сирого вугілля. Наступний крок - це поставка матеріалу через живильники в пиловугільні млини. Далі вугільний пил, використовуючи пневматичний спосіб транспортування, подається в бункер вугільного пилу. Проходячи цей шлях, речовина мине такі елементи, як сепаратор і циклон, а з бункера вже надходить через живильники безпосередньо до пальників. Повітря, що проходить крізь циклон, засмоктується млиновим вентилятором, після чого подається в топкову камеру котла. Далі рух газу виглядає приблизно наступним чином. Летюча речовина, що утворилася в камері топкового котла, проходить послідовно такі пристрої, як газоходи котельні установки, далі, якщо використовується система проміжного перегріву пари, газ подається в первинний і вторинний пароперегрівач. В цьому відсіку, а також у водяному економайзері газ віддає своє тепло на розігрів робочого тіла. Далі встановлений елемент, який називається воздухоперегревателем. Тут теплова енергія газу використовується для підігріву повітря, що поступає. Після проходження всіх цих елементів, летюча речовина переходить в золоуловитель, де очищається від золи. Після цього димові насоси витягають газ назовні і викидають його в атмосферу, використовую для цього газову трубу.

ТЕС і АЕС

Досить часто виникає питання про те, що спільного між тепловими і атомними станціями і чи є схожість в принципах роботи ТЕС і АЕС. Якщо говорити про їхню подібність, то їх кілька. По-перше, обидві вони побудовані таким чином, що для своєї роботи використовують природний ресурс, який є копалин і иссекаемым. Крім цього, можна відзначити, що обидва об'єкти спрямовані на те, щоб виробляти не тільки електричну енергію, а й теплову. Схожості у принципах роботи також полягають і в тому, що ТЕС і АЕС мають турбіни і парогенератори, які беруть участь у процесі роботи. Далі є лише деякі відмінність. До них можна віднести те, що, наприклад, вартість будівництва і електроенергії, отриманої від ТЕС набагато нижче, ніж від АЕС. Але, з іншого боку, атомні станції не забруднюють атмосферу до тих пір, поки відходи утилізуються правильним чином і не відбувається аварій. У той час як ТЕС з-за свого принципу роботи постійно викидають в атмосферу шкідливі речовини. Тут криється і головна відмінність в роботі АЕС і ТЕС. Якщо в теплових об'єктах теплова енергія від спалювання палива передається найчастіше воді або перетвориться у пару, то на атомних станціях енергію беруть від ділення атомів урану. Отримана енергія розходиться для нагрівання різних речовин і вода тут використовується досить рідко. До того ж всі речовини знаходяться в закритих герметичних контурах.

Теплофікація

На деяких ТЕС в їх схемах може бути передбачена така система, яка займається теплофикацией самої електростанції, а також прилеглого селища, якщо такий є. До мережевих нагрівачів для водяних цієї установки, пар відбирається від турбіни, а також є спеціальна лінія для відведення конденсату. Вода підводиться і відводиться по спеціальній системі трубопроводу. Та електрична енергія, яка буде вироблятися таким чином, відводиться від електричного генератора і передається споживачеві, проходячи через підвищувальні трансформатори.

Основне обладнання

Якщо говорити про основних елементах, які експлуатуються на теплових електричних станціях, то це котельні, а також турбінні установки в парі з електричним генератором і конденсатором. Основною відмінністю основного обладнання від додаткового стало те, що воно має стандартні параметри по своїй потужності, продуктивності, за параметрами пари, а також по напрузі і силі струму і т. д. Також можна відзначити, що тип і кількість основних елементів вибираються в залежності від того, яку потужність необхідно отримати від однієї ТЕС, а також від режиму її експлуатації. Анімація принципу роботи ТЕС може допомогти розібратися в цьому питанні більш детально.