Лекція Технологічний процес виробництва електроенергії
Страница 1 из 3
Лекція Технологічний процес виробництва електроенергії
Для виконання будь-якої роботи треба витратити певну кількість енергії. Людина в своїй діяльності використовує різні види енергії, проте найбільш поширеною на сучасному етапі розвитку суспільства є електрична енергія, її виробляють на електричних станціях, перетворюючи теплову, механічну або хімічну енергію природних джерел, насамперед палива (вугілля, нафти, природного газу, горючих сланців, торфу) і води. Крім того, як енергоносії на електростанціях можуть використовуватись вітер, тепло земних надр, морські приливи, а в південних і гірських районах країни — тепло сонячного проміння (на геліостанціях). Проте електростанції в сучасній енергетиці помітного місця не займають, їх потужність мала, і вони мають здебільшого місцеве значення. Енергія вітру, наприклад, залежить від його швидкості. Вітер буває не завжди і його швидкість не стала, а це утруднює використання енергії. У майбутньому дедалі важливішу роль відіграватимуть електростанції з використанням термоядерних реакцій.
На електростанціях енергія природних джерел перетворюється в механічну, яка, в свою чергу за допомогою ;і електричних машин, що називаються генераторами, перетворюється в електричну. Залежно від виду джерела енергії для обертання генераторів використовують різні первинні двигуни—парові, газові і гідравлічні турбіни, двигуни внутрішнього згоряння, парові машини, вітродвигуни тощо. Отже, електрична станція — це електротехнічна споруда, на якій енергію природних джерел перетворюють в електричну енергію.
Залежно від енергоносія, що використовується для живлення первинного двигуна, розрізняють теплові, атомні й гідравлічні електростанції. Найбільш поширені теплові електростанції, які тепер виробляють 86 % усієї електроенергії. На цих електростанціях перетворення енергії відбувається в три стадії: спочатку хімічна енергія палива перетворюється в теплову, потім теплова в меха5 нічну (в парових турбінах, наприклад) і. нарешті, механічна—в електричну. У сучасній електроенергетиці провідну роль відіграють теплові - станції, де хімічна енергія палива перетворюється в теплову енергію пари.
Залежно від типу первинного двигуна теплові електростанції називають паротурбінними паромашинними (або локомотивними), дизельними і газотурбінними.
Паротурбінні електростанції належать до потужних сучасних станцій, на яких парова турбіна з'єднана з генератором електроенергії в енергетичний агрегат, що називається турбоагрегатом.
Паромашинні електростанції як первинний двигун містять поршневу парову машину. Вони мають відносно малий ККД, тому їх споруджують на невеликі потужності і використовують для місцевих потреб.
Дизельні електростанції працюють на дорогому і дефіцитному паливі (продукт нафти). Первинними двигунами цих станцій є двигуни внутрішнього згоряння. Дизельні електростанції використовують як резервні для електропостачання окремих районів.
. Газотурбінні електростанції, на яких використовується газова турбіна, ще не набули великого поширення.
Великі паротурбінні, електростанції поділяються на конденсаційні і теплофікаційні, або теплоелектроцентралі (ТЕЦ).
На паротурбінних електростанціях джерелом теплової енергії є кам'яне вугілля, торф, горючі сланці, відходи деревини, газ, нафта, мазут та ін. Тверде паливо спалюють, як. правило, в пиловидному стані. Це паливо із складу 1 (рис 1) подають у паливний бункер 2 і спалюють в топці 3 парового котла 4. Тепло, що виділяється при згорянні палива, нагріває воду, яка проходить по трубах всередині котла.
Відпрацьовані гази через димосос 5 викидаються назовні. В котлі утворюється пара з температурою до 360 °С, яка під тиском до 24 МПа надходить у парову турбіну 6. Внаслідок різниці тиску пари, що надходить у турбіну і виходить з неї, а також різниці температури пара розширюється, здійснює механічну роботу, тобто обертає вал 7 турбіни, а разом з ним і вал генератора 8. Чим більша різниця тиску і температури, тим більшу механічну роботу здійснює пара в турбіні. Відпрацьована пара ВП, яка має ще деякий запас теплової енергії, спрямовується у конденсатор 11. Останній являє собою циліндр з горизонтально розміщеними всередині нього трубами, по яких протікає холодна вода ХВ. Відпрацьована пара, що обмиває ці труби, охолоджується і перетворюється в дистильовану воду (конденсат) К Живильним насосом 9 конденсат після конденсаторного насоса 12 і живильного бака 10 подається у котел, де знову перетворюється в пару.
Воду для охолодження, що циркулює по трубах конденсатора, подають циркуляційними насосами 13 з озера, річки та ін. Через труби конденсатора протікає велика кількість води, температура якої не перевищує 25—36 °С. Цю воду скидають у водоймище для охолодження. Якщо біля електростанції немає природного водоймища застосовують штучний охолодник — градирню або бризкальний басейн.
Теплофікаційні електростанції (ТЕЦ) крім електроенергії виробляють і тепло, яке постачають споживачам, що розміщуються на невеликій відстані. Тепло може бути використане для виробничих потреб і опалення.
Від конденсаційної станції ТЕЦ відрізняється тим, що частина пари, яка має ще великі теплоємність і тиск. відбирається від проміжного ступеня турбіни для потреб теплофікації. Відібрану пару можна подавати по трубопроводу безпосередньо до споживачів або використовувати на станції для підігрівання води, яку потім подають споживачам. Чим більша кількість пари відбирається для теплофікації, тим менша кількість її надходить у конденсатор. При цьому виробництво електроенергії зменшується, проте зменшуються і втрати тепла, які відбирає циркуляційна вода.
Середній Коефіцієнт корисної дії (ККД) наших теплових електростанцій становить близько 30%, а деяких нових електростанцій, де застосовуються надвисокі параметри пари, він наближається до 40%. Оскільки надвисокі параметри пари (тиск і температура) можна використати лише блоками в 150, 200. 300, 500 тис. кВт і більше, одним з найважливіших засобів економії палива і підвищення економічної ефективності-є укрупнення потужності теплових електростанцій.
Перетворення енергії з одного виду в інший неминуче пов'язане з втратами. Чим більше ступенів перетворення, тим більшими будуть втрати. Тому перспективним напрямом удосконалення теплових електростанцій і підвищення їх ККД є застосування магнітогідродинамічних генераторів, в яких хімічна енергія палива безпосередньо перетворюється в електричну, минаючи стадії перетворення в теплову енергію пари і механічну енергію турбіни.
