Kako se proizvaja elektrika v termoelektrarni (SPTE)

Termoelektrarne so razdeljene na postaje:

• glede na vrsto pogonskega motorja - parna turbina, plinska turbina, z motorji z notranjim zgorevanjem;

• po vrsti goriva - s trdnim organskim gorivom (premog, drva, šota), tekočim gorivom (olje, bencin, kerozin, dizelsko gorivo), ki deluje na plin.

V termoelektrarnah se energija zgorelega goriva pretvori v toplotno energijo, ki se uporablja za ogrevanje vode v kotlu in proizvodnjo pare. Parna energija poganja parno turbino, povezano z generatorjem.

Termoelektrarne, v katerih se za proizvodnjo električne energije v celoti uporablja para, imenujemo kondenzacijske elektrarne (KEP). Zmogljive IES se nahajajo v bližini območij proizvodnje goriva, oddaljene od porabnikov električne energije, zato se električna energija prenaša na visoki napetosti (220-750 kV). Elektrarne so zgrajene v blokih.

Kogeneracijske elektrarne ali soproizvodnje toplote in električne energije (SPTE) so v mestih zelo razširjene.V teh elektrarnah se para, ki se delno izčrpa v turbini, uporablja za tehnološke potrebe, pa tudi za ogrevanje in toplo vodo v stanovanjskih in komunalnih storitvah. Hkratna proizvodnja električne energije in toplote znižuje stroške dobave električne energije in toplote v primerjavi z ločeno proizvodnjo električne energije in toplote.

Termoelektrarne uporabljajo toploto, ki nastane pri izgorevanju fosilnih goriv, ​​kot so nafta, plin, premog ali kurilno olje, za proizvodnjo velikih količin visokotlačne pare iz vode. Kot lahko vidite, je tukajšnja para kljub temu, da deluje kot hladilno sredstvo iz časa parnih strojev, še vedno popolnoma sposobna zavrteti turbinski generator.

Para iz kotla se dovaja v turbino, ki je z gredjo povezana z generatorjem trifaznega izmeničnega toka. Mehanska energija vrtenja turbine se pretvarja v električno energijo generatorja in oddaja do porabnikov pri generatorski napetosti ali pri povečavni napetosti preko povečevalnih transformatorjev.

Tlak dovedene pare v turbini je približno 23,5 MPa, njena temperatura pa lahko doseže 560 ° C. In voda se uporablja v termoelektrarni prav zato, ker se ogreva s fosilnim organskim gorivom, značilnim za tovrstne naprave, katerih rezerve so v globinah našega planeta še vedno precej veliki, čeprav dajejo ogromen minus v obliki škodljivih emisij, ki onesnažujejo okolje.

Tako je rotirajoči rotor turbine tu povezan z armaturo turbogeneratorja ogromne moči (nekaj megavatov), ​​ki na koncu proizvaja elektriko v tej termoelektrarni.

Termoelektrarne so glede energetske učinkovitosti v splošnem takšne, da se na njih pretvorba toplote v električno energijo izvaja s približno 40-odstotnim izkoristkom, zelo velika količina toplote pa se v najslabšem primeru preprosto vrže v okolje in v najslabšem - v najboljšem primeru se takoj dovaja v ogrevanje in pripravo sanitarne vode, vodovod do bližnjih porabnikov. Če se torej toplota, ki se sprošča v elektrarni, takoj uporabi za oskrbo s toploto, potem izkoristek takšne elektrarne praviloma doseže 80 %, postajo pa imenujemo sotoplarna ali TE.

Najpogostejša generatorska turbina termoelektrarne vsebuje na svoji gredi več koles z lopaticami, ki so razporejene v dve ločeni skupini. Para pod najvišjim pritiskom, tista, ki se izpušča iz kotla, takoj vstopi v pretočno pot generatorskega agregata, kjer obrača prvi niz lopaticnih rotorjev. Poleg tega se ista para dodatno segreje v parnem grelniku, nato pa vstopi v drugo skupino koles, ki delujejo pri nižjem tlaku pare.

Zaradi tega turbina, ki je neposredno povezana z rotorjem generatorja, naredi 50 obratov na sekundo (z ustrezno frekvenco se vrti tudi magnetno polje armature, ki prečka statorsko navitje generatorja). Da bi preprečili pregrevanje generatorja med delovanjem, ima postaja vgrajen sistem za hlajenje generatorja, ki preprečuje njegovo pregrevanje.

V kotlu termoelektrarne je nameščen gorilnik, na katerem zgoreva gorivo, ki tvori visokotemperaturni plamen. Na primer, premogov prah lahko sežgemo s kisikom.Plamen pokriva veliko območje cevi s kompleksno konfiguracijo, skozi katero teče voda, ki pri segrevanju postane para, ki pod visokim pritiskom uhaja navzven.

Vodna para, ki izteka pod visokim tlakom, se dovaja do lopatic turbine in nanjo prenaša svojo mehansko energijo. Turbina se vrti in mehanska energija se pretvarja v električno. Preko sistema turbinskih lopatic se para usmeri v kondenzator, kjer se, ko pade na cevi s hladno vodo, kondenzira, torej ponovno postane tekočina - voda. Takšno termoelektrarno imenujemo kondenzacijska elektrarna (KEP).

Soproizvodnja toplote in električne energije (SPTE) za razliko od kondenzacijskih elektrarn (CES) vsebuje sistem za pridobivanje toplote iz pare, potem ko je ta prešla skozi turbino in že prispevala k proizvodnji električne energije.

Para se odvzema z različnimi parametri, ki so odvisni od tipa posamezne turbine, regulirana pa je tudi količina odvzete pare iz turbine. Para, odvzeta za pridobivanje toplote, se kondenzira v omrežnih kotlih, kjer svojo energijo oddaja omrežni vodi, voda pa se črpa v vršne toplovodne kotle in toplotna mesta. Poleg tega se voda dovaja v ogrevalni sistem.

Če je potrebno, lahko odvzem toplote iz pare v termoelektrarni popolnoma izključimo, takrat bo soproizvodnja toplote in električne energije postala preprosta IES. Tako lahko termoelektrarna deluje v enem od dveh načinov: v toplotnem načinu — ko je prioriteta pridobivanje toplote ali v električnem načinu — ko je prioriteta električna energija, na primer poleti.