Η αρχή της λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών στον άνθρακα. Τεχνολογικά σχήματα ηλεκτρικών σταθμών. Ποιο είναι το μυστικό των θερμοηλεκτρικών σταθμών

Τα πτερύγια των πτερυγίων είναι καθαρά ορατά σε αυτόν τον ατμοστρόβιλο.

Ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός (CHP) χρησιμοποιεί την ενέργεια που απελευθερώνεται από την καύση ορυκτών καυσίμων - άνθρακα, πετρέλαιο και φυσικό αέριο - για να μετατρέψει το νερό σε ατμό υψηλής πίεσης. Αυτός ο ατμός, ο οποίος έχει πίεση περίπου 240 κιλά ανά τετραγωνικό εκατοστό και θερμοκρασία 524°C (1000°F), κινεί έναν στρόβιλο. Ο στρόβιλος περιστρέφει έναν τεράστιο μαγνήτη μέσα σε μια γεννήτρια που παράγει ηλεκτρική ενέργεια.

Οι σύγχρονοι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί μετατρέπουν περίπου το 40 τοις εκατό της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου σε ηλεκτρική ενέργεια, ενώ το υπόλοιπο απορρίπτεται στο περιβάλλον. Στην Ευρώπη, πολλοί θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χρησιμοποιούν την απορριπτόμενη θερμότητα για να θερμάνουν κοντινά σπίτια και επιχειρήσεις. Η συνδυασμένη παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνει την ενεργειακή απόδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής έως και 80 τοις εκατό.

Εργοστάσιο ατμοστροβίλου με ηλεκτρική γεννήτρια

Ένας τυπικός ατμοστρόβιλος περιέχει δύο σετ πτερυγίων. Ο ατμός υψηλής πίεσης που προέρχεται απευθείας από τον λέβητα εισέρχεται στη διαδρομή ροής του στροβίλου και περιστρέφει τις φτερωτές με την πρώτη ομάδα πτερυγίων. Στη συνέχεια, ο ατμός θερμαίνεται στον υπερθερμαντήρα και εισέρχεται ξανά στη διαδρομή ροής του στροβίλου για να περιστρέψει τις φτερωτές με τη δεύτερη ομάδα πτερυγίων, που λειτουργούν με χαμηλότερη πίεση ατμού.

Τομή

Μια τυπική γεννήτρια σε ένα θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο (CHP) κινείται απευθείας από έναν ατμοστρόβιλο που περιστρέφεται με 3.000 στροφές ανά λεπτό. Σε γεννήτριες αυτού του τύπου, ο μαγνήτης, που ονομάζεται επίσης ρότορας, περιστρέφεται και οι περιελίξεις (στάτορας) είναι ακίνητες. Το σύστημα ψύξης αποτρέπει την υπερθέρμανση της γεννήτριας.

Παραγωγή ενέργειας ατμού

Σε ένα θερμοηλεκτρικό εργοστάσιο, το καύσιμο καίγεται σε ένα λέβητα για να σχηματιστεί μια φλόγα υψηλής θερμοκρασίας. Το νερό περνά μέσα από τους σωλήνες μέσα από τη φλόγα, θερμαίνεται και μετατρέπεται σε ατμό υψηλής πίεσης. Ο ατμός οδηγεί τον στρόβιλο, παράγοντας μηχανική ενέργεια, την οποία η γεννήτρια μετατρέπει σε ηλεκτρική. Μετά την έξοδο από τον στρόβιλο, ο ατμός εισέρχεται στον συμπυκνωτή, όπου πλένει τους σωλήνες με κρύο τρεχούμενο νερό και ως αποτέλεσμα μετατρέπεται ξανά σε υγρό.

Λέβητας πετρελαίου, άνθρακα ή αερίου

Μέσα στο λέβητα

Ο λέβητας είναι γεμάτος με περίπλοκα καμπυλωτούς σωλήνες μέσα από τους οποίους διέρχεται θερμαινόμενο νερό. Η περίπλοκη διαμόρφωση των σωλήνων σας επιτρέπει να αυξήσετε σημαντικά την ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στο νερό και, λόγω αυτού, να παράγετε πολύ περισσότερο ατμό.

Η ΣΗΘ είναι μια θερμοηλεκτρική μονάδα που παράγει όχι μόνο ηλεκτρική ενέργεια, αλλά δίνει και θερμότητα στα σπίτια μας το χειμώνα. Στο παράδειγμα του Krasnoyarsk CHPP, ας δούμε πώς λειτουργεί σχεδόν κάθε θερμοηλεκτρικός σταθμός.

Στο Κρασνογιάρσκ υπάρχουν 3 σταθμοί συνδυασμένης παραγωγής θερμότητας και ηλεκτροπαραγωγής, η συνολική ηλεκτρική ισχύς των οποίων είναι μόνο 1146 MW. Η φωτογραφία τίτλου δείχνει 3 καμινάδες CHPP-3, το ύψος της υψηλότερης από αυτές είναι 275 μέτρα, η δεύτερη υψηλότερη είναι 180 μέτρα.

Η ίδια η συντομογραφία CHP υποδηλώνει ότι ο σταθμός δεν παράγει μόνο ηλεκτρισμό, αλλά και θερμότητα (ζεστό νερό, θέρμανση) και η παραγωγή θερμότητας είναι ίσως ακόμη μεγαλύτερη προτεραιότητα στη χώρα μας που είναι γνωστή για τους σκληρούς χειμώνες.

Με απλοποιημένο τρόπο, η αρχή λειτουργίας του ΣΗΘ μπορεί να περιγραφεί ως εξής.

Όλα ξεκινούν από τα καύσιμα. Ο άνθρακας, το αέριο, η τύρφη μπορούν να λειτουργήσουν ως καύσιμο σε διαφορετικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Στην περίπτωσή μας, πρόκειται για καφέ άνθρακα από το ανοιχτό λάκκο Borodino, που βρίσκεται 162 km από το σταθμό. Ο άνθρακας εισάγεται σιδηροδρομικώς. Μέρος του αποθηκεύεται, το άλλο μέρος πηγαίνει κατά μήκος των μεταφορέων στη μονάδα ισχύος, όπου ο ίδιος ο άνθρακας πρώτα συνθλίβεται σε σκόνη και στη συνέχεια τροφοδοτείται στον θάλαμο καύσης - έναν λέβητα ατμού.

Ανατρεπόμενο αυτοκίνητο, με τη βοήθεια του οποίου χύνεται άνθρακας στο καταφύγιο:

Εδώ το κάρβουνο συνθλίβεται και μπαίνει στο «καμίνι»:

Βραστήρας ατμού- αυτή είναι μια μονάδα λήψης ατμού με πίεση πάνω από την ατμοσφαιρική από το νερό τροφοδοσίας που παρέχεται συνεχώς σε αυτό. Αυτό συμβαίνει λόγω της θερμότητας που απελευθερώνεται κατά την καύση του καυσίμου. Ο ίδιος ο λέβητας φαίνεται αρκετά εντυπωσιακός. Στο Krasnoyarsk CHPP-3, το ύψος του λέβητα είναι 78 μέτρα (κτίριο 26 ορόφων) και ζυγίζει περισσότερους από 7.000 τόνους! Χωρητικότητα λέβητα - 670 τόνοι ατμού ανά ώρα:

Άποψη από ψηλά:

Απίστευτος αριθμός σωλήνων:

ευδιάκριτα τύμπανο λέβητα. Το τύμπανο είναι ένα κυλινδρικό οριζόντιο δοχείο με όγκους νερού και ατμού, οι οποίοι χωρίζονται από μια επιφάνεια που ονομάζεται καθρέφτης εξάτμισης:

Τα ψυχρά καυσαέρια (περίπου 130 μοίρες) εξέρχονται από τον κλίβανο σε ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές. Στους ηλεκτροστατικούς κατακρημνιστές, τα αέρια καθαρίζονται από την τέφρα και ο καθαρισμένος καπνός πηγαίνει στην ατμόσφαιρα. Ο αποτελεσματικός βαθμός καθαρισμού των καυσαερίων είναι 99,7%.

Στη φωτογραφία είναι οι ίδιοι ηλεκτροστατικοί κατακρημνιστές:

Περνώντας μέσα από τους υπερθερμαντήρες, ο ατμός θερμαίνεται σε θερμοκρασία 545 μοιρών και εισέρχεται στον στρόβιλο, όπου ο ρότορας της γεννήτριας στροβίλου περιστρέφεται υπό την πίεσή του και, κατά συνέπεια, παράγεται ηλεκτρισμός.

Το μειονέκτημα των μονάδων ΣΗΘ είναι ότι πρέπει να κατασκευαστούν κοντά στον τελικό καταναλωτή. Η τοποθέτηση του δικτύου θέρμανσης κοστίζει πολλά χρήματα.

Στο Krasnoyarsk CHPP-3, χρησιμοποιείται ένα σύστημα παροχής νερού άμεσης ροής, δηλαδή, το νερό για την ψύξη του συμπυκνωτή και τη χρήση του στο λέβητα λαμβάνεται απευθείας από το Yenisei, αλλά πριν από αυτό καθαρίζεται. Μετά τη χρήση, το νερό επιστρέφει μέσω του καναλιού πίσω στο Yenisei.

Στροβιλογεννήτρια:

Τώρα λίγα για το ίδιο το Krasnoyarsk CHPP-3.

Η κατασκευή του σταθμού ξεκίνησε το 1981, αλλά, όπως συμβαίνει στη Ρωσία, δεν κατέστη δυνατή η έγκαιρη κατασκευή θερμοηλεκτρικού σταθμού λόγω κρίσεων. Από το 1992 έως το 2012, ο σταθμός λειτούργησε ως λεβητοστάσιο - ζέσταινε νερό, αλλά έμαθε να παράγει ηλεκτρική ενέργεια μόλις την 1η Μαρτίου πέρυσι. Το CHPP απασχολεί περίπου 560 άτομα.

Αίθουσα ελέγχου:

Υπάρχουν επίσης 4 λέβητες ζεστού νερού στο Krasnoryaskaya CHPP-3:

Μάτι στο τζάκι:

Και αυτή η φωτογραφία τραβήχτηκε από την οροφή της μονάδας ισχύος. Ο μεγάλος σωλήνας έχει ύψος 180m, ο μικρότερος είναι ο σωλήνας του αρχικού λεβητοστασίου:

Παρεμπιπτόντως, η ψηλότερη καμινάδα στον κόσμο βρίσκεται σε ένα εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας στο Καζακστάν στην πόλη Ekibastuz. Το ύψος του είναι 419,7 μέτρα. Αυτή είναι:

Μετασχηματιστές:

Μέσα στο κτίριο ZRUE (κλειστός διακόπτης με μόνωση SF6) για 220 kV:

Γενική άποψη του εξοπλισμού διανομής:

Αυτό είναι όλο. Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας.

Τι είναι και ποιες είναι οι αρχές λειτουργίας του TPP; Ο γενικός ορισμός τέτοιων αντικειμένων ακούγεται περίπου ως εξής - πρόκειται για σταθμούς παραγωγής ενέργειας που ασχολούνται με την επεξεργασία της φυσικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιούνται επίσης φυσικά καύσιμα.

Η αρχή λειτουργίας του TPP. Σύντομη περιγραφή

Μέχρι σήμερα, σε τέτοιες εγκαταστάσεις καίγεται η πιο διαδεδομένη, η οποία απελευθερώνει θερμική ενέργεια. Το καθήκον του TPP είναι να χρησιμοποιεί αυτή την ενέργεια για να πάρει ηλεκτρική ενέργεια.

Η αρχή λειτουργίας των TPP είναι η παραγωγή όχι μόνο αλλά και η παραγωγή θερμικής ενέργειας, η οποία παρέχεται επίσης στους καταναλωτές με τη μορφή ζεστού νερού, για παράδειγμα. Επιπλέον, αυτές οι ενεργειακές εγκαταστάσεις παράγουν περίπου το 76% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας. Η τόσο ευρεία κατανομή οφείλεται στο γεγονός ότι η διαθεσιμότητα οργανικών καυσίμων για τη λειτουργία του σταθμού είναι αρκετά μεγάλη. Ο δεύτερος λόγος ήταν ότι η μεταφορά των καυσίμων από τον τόπο παραγωγής του στο ίδιο το πρατήριο είναι μια αρκετά απλή και εδραιωμένη λειτουργία. Η αρχή λειτουργίας του TPP έχει σχεδιαστεί κατά τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η χρήση της απορριπτόμενης θερμότητας του ρευστού εργασίας για δευτερογενή παράδοση στον καταναλωτή του.

Διαχωρισμός σταθμών ανά τύπο

Αξίζει να σημειωθεί ότι οι θερμικοί σταθμοί μπορούν να χωριστούν σε τύπους ανάλογα με το είδος που παράγουν. Αν η αρχή λειτουργίας ενός ΤΡΡ είναι μόνο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας (δηλαδή δεν παρέχεται θερμική ενέργεια στον καταναλωτή), τότε ονομάζεται συμπύκνωση (CPP).

Οι εγκαταστάσεις που προορίζονται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για την απελευθέρωση ατμού, καθώς και για την παροχή ζεστού νερού στον καταναλωτή, διαθέτουν ατμοστρόβιλους αντί για τουρμπίνες συμπύκνωσης. Επίσης σε τέτοια στοιχεία του σταθμού υπάρχει μια ενδιάμεση εξαγωγή ατμού ή μια συσκευή αντιπίεσης. Το κύριο πλεονέκτημα και η αρχή λειτουργίας αυτού του τύπου θερμοηλεκτρικού σταθμού (CHP) είναι ότι ο ατμός εξαγωγής χρησιμοποιείται επίσης ως πηγή θερμότητας και παρέχεται στους καταναλωτές. Έτσι, είναι δυνατό να μειωθεί η απώλεια θερμότητας και η ποσότητα του νερού ψύξης.

Βασικές αρχές λειτουργίας TPP

Πριν προχωρήσετε στην εξέταση της ίδιας της αρχής λειτουργίας, είναι απαραίτητο να καταλάβετε για ποιο είδος σταθμού μιλάμε. Η τυπική διάταξη τέτοιων εγκαταστάσεων περιλαμβάνει ένα τέτοιο σύστημα όπως η αναθέρμανση του ατμού. Είναι απαραίτητο γιατί η θερμική απόδοση ενός κυκλώματος με ενδιάμεση υπερθέρμανση θα είναι υψηλότερη από ότι σε ένα σύστημα όπου απουσιάζει. Με απλά λόγια, η αρχή της λειτουργίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού με ένα τέτοιο σχήμα θα είναι πολύ πιο αποτελεσματική με τις ίδιες αρχικές και τελικές δεδομένες παραμέτρους παρά χωρίς αυτήν. Από όλα αυτά μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η βάση της λειτουργίας του σταθμού είναι τα οργανικά καύσιμα και ο θερμαινόμενος αέρας.

Σχέδιο εργασίας

Η αρχή λειτουργίας του TPP είναι κατασκευασμένη ως εξής. Το υλικό καυσίμου, καθώς και ο οξειδωτικός παράγοντας, ο ρόλος του οποίου αναλαμβάνεται συχνότερα από θερμαινόμενο αέρα, τροφοδοτούνται στον κλίβανο του λέβητα σε συνεχή ροή. Ουσίες όπως ο άνθρακας, το πετρέλαιο, το μαζούτ, το αέριο, ο σχιστόλιθος, η τύρφη μπορούν να λειτουργήσουν ως καύσιμο. Αν μιλάμε για το πιο κοινό καύσιμο στη Ρωσική Ομοσπονδία, τότε αυτή είναι η σκόνη άνθρακα. Περαιτέρω, η αρχή λειτουργίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού είναι κατασκευασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε η θερμότητα που παράγεται λόγω της καύσης του καυσίμου να θερμαίνει το νερό στον λέβητα ατμού. Ως αποτέλεσμα της θέρμανσης, το υγρό μετατρέπεται σε κορεσμένο ατμό, ο οποίος εισέρχεται στον ατμοστρόβιλο μέσω της εξόδου ατμού. Ο κύριος σκοπός αυτής της συσκευής στο σταθμό είναι να μετατρέψει την ενέργεια του εισερχόμενου ατμού σε μηχανική ενέργεια.

Όλα τα στοιχεία του στροβίλου που μπορούν να κινηθούν συνδέονται στενά με τον άξονα, με αποτέλεσμα να περιστρέφονται ως ενιαίος μηχανισμός. Για να περιστραφεί ο άξονας, σε έναν ατμοστρόβιλο, η κινητική ενέργεια του ατμού μεταφέρεται στον ρότορα.

Το μηχανικό μέρος του σταθμού

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του TPP στο μηχανικό του μέρος σχετίζεται με τη λειτουργία του ρότορα. Ο ατμός που προέρχεται από την τουρμπίνα έχει πολύ υψηλή πίεση και θερμοκρασία. Εξαιτίας αυτού, δημιουργείται μια υψηλή εσωτερική ενέργεια ατμού, ο οποίος ρέει από τον λέβητα στα ακροφύσια του στροβίλου. Οι πίδακες ατμού, που περνούν μέσα από το ακροφύσιο με συνεχή ροή, με υψηλή ταχύτητα, που συχνά είναι ακόμη μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου, δρουν στα πτερύγια του στροβίλου. Αυτά τα στοιχεία είναι άκαμπτα στερεωμένα στον δίσκο, ο οποίος, με τη σειρά του, συνδέεται στενά με τον άξονα. Σε αυτό το χρονικό σημείο, η μηχανική ενέργεια του ατμού μετατρέπεται στη μηχανική ενέργεια των στροβίλων του ρότορα. Μιλώντας πιο συγκεκριμένα για την αρχή της λειτουργίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού, το μηχανικό αποτέλεσμα επηρεάζει τον ρότορα της στροβιλογεννήτριας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο άξονας ενός συμβατικού ρότορα και η γεννήτρια συνδέονται στενά. Και μετά υπάρχει μια αρκετά γνωστή, απλή και κατανοητή διαδικασία μετατροπής της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια σε μια συσκευή όπως μια γεννήτρια.

Κίνηση ατμού μετά τον ρότορα

Αφού οι υδρατμοί περάσουν από τον στρόβιλο, η πίεση και η θερμοκρασία του πέφτουν σημαντικά και εισέρχεται στο επόμενο τμήμα του σταθμού - τον συμπυκνωτή. Μέσα σε αυτό το στοιχείο, συμβαίνει η αντίστροφη μετατροπή του ατμού σε υγρό. Για να επιτευχθεί αυτό το έργο, υπάρχει νερό ψύξης μέσα στον συμπυκνωτή, το οποίο εισέρχεται εκεί μέσω σωλήνων που περνούν μέσα στα τοιχώματα της συσκευής. Αφού ο ατμός μετατραπεί ξανά σε νερό, αντλείται από μια αντλία συμπυκνώματος και εισέρχεται στο επόμενο διαμέρισμα - τον εξαεριστή. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι το αντλούμενο νερό διέρχεται από τους αναγεννητικούς θερμαντήρες.

Το κύριο καθήκον του εξαεριστή είναι να αφαιρεί τα αέρια από το εισερχόμενο νερό. Ταυτόχρονα με τη λειτουργία καθαρισμού, το υγρό θερμαίνεται επίσης με τον ίδιο τρόπο όπως στους αναγεννητικούς θερμαντήρες. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιείται η θερμότητα του ατμού, ο οποίος λαμβάνεται από αυτό που ακολουθεί στον στρόβιλο. Ο κύριος σκοπός της λειτουργίας απαέρωσης είναι να μειωθεί η περιεκτικότητα του υγρού σε οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα σε αποδεκτές τιμές. Αυτό βοηθά στη μείωση των επιπτώσεων της διάβρωσης στα μονοπάτια που παρέχουν νερό και ατμό.

Σταθμοί στη γωνία

Υπάρχει μεγάλη εξάρτηση της αρχής λειτουργίας των TPP από τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται. Από τεχνολογική άποψη, η πιο δύσκολη ουσία στην εφαρμογή είναι ο άνθρακας. Παρόλα αυτά, οι πρώτες ύλες αποτελούν την κύρια πηγή διατροφής σε τέτοιες εγκαταστάσεις, οι οποίες αντιπροσωπεύουν περίπου το 30% του συνολικού μεριδίου των πρατηρίων. Επιπλέον, σχεδιάζεται να αυξηθεί ο αριθμός τέτοιων αντικειμένων. Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι ο αριθμός των λειτουργικών διαμερισμάτων που απαιτούνται για τη λειτουργία του σταθμού είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν των άλλων τύπων.

Πώς λειτουργούν οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί με καύση άνθρακα

Προκειμένου ο σταθμός να λειτουργεί συνεχώς, κατά μήκος των σιδηροδρομικών γραμμών μεταφέρεται συνεχώς άνθρακας, ο οποίος εκφορτώνεται με τη χρήση ειδικών συσκευών εκφόρτωσης. Περαιτέρω, υπάρχουν τέτοια στοιχεία μέσω των οποίων ο μη φορτωμένος άνθρακας τροφοδοτείται στην αποθήκη. Στη συνέχεια, το καύσιμο εισέρχεται στο εργοστάσιο σύνθλιψης. Εάν είναι απαραίτητο, είναι δυνατή η παράκαμψη της διαδικασίας παροχής άνθρακα στην αποθήκη και η μεταφορά του απευθείας στους θραυστήρες από τις συσκευές εκφόρτωσης. Αφού περάσει από αυτό το στάδιο, η θρυμματισμένη πρώτη ύλη εισέρχεται στην αποθήκη ακατέργαστου άνθρακα. Το επόμενο βήμα είναι η προμήθεια υλικού μέσω τροφοδοτικών στα κονιοποιημένα κάρβουνα. Περαιτέρω, η σκόνη άνθρακα, χρησιμοποιώντας μια πνευματική μέθοδο μεταφοράς, τροφοδοτείται στο αποθήκη σκόνης άνθρακα. Περνώντας με αυτόν τον τρόπο, η ουσία παρακάμπτει στοιχεία όπως ένας διαχωριστής και ένας κυκλώνας και από το bunker εισέρχεται ήδη μέσω των τροφοδοτικών απευθείας στους καυστήρες. Ο αέρας που διέρχεται από τον κυκλώνα αναρροφάται από τον ανεμιστήρα του μύλου, μετά τον οποίο τροφοδοτείται στον θάλαμο καύσης του λέβητα.

Περαιτέρω, η ροή αερίου φαίνεται περίπου ως εξής. Η πτητική ύλη που σχηματίζεται στον θάλαμο καύσης διέρχεται διαδοχικά μέσα από τέτοιες συσκευές όπως οι αγωγοί αερίου της εγκατάστασης του λέβητα και, στη συνέχεια, εάν χρησιμοποιείται σύστημα αναθέρμανσης με ατμό, το αέριο τροφοδοτείται στους κύριους και δευτερεύοντες υπερθερμαντήρες. Σε αυτό το διαμέρισμα, καθώς και στον εξοικονομητή νερού, το αέριο εκπέμπει τη θερμότητά του για να θερμάνει το ρευστό εργασίας. Στη συνέχεια, εγκαθίσταται ένα στοιχείο που ονομάζεται υπερθερμαντήρας αέρα. Εδώ, η θερμική ενέργεια του αερίου χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του εισερχόμενου αέρα. Αφού περάσει από όλα αυτά τα στοιχεία, η πτητική ουσία περνά στον συλλέκτη τέφρας, όπου καθαρίζεται από την τέφρα. Στη συνέχεια, οι αντλίες καπνού τραβούν το αέριο και το απελευθερώνουν στην ατμόσφαιρα χρησιμοποιώντας έναν σωλήνα αερίου.

TPP και NPP

Αρκετά συχνά τίθεται το ερώτημα τι είναι κοινό μεταξύ της θερμικής και αν υπάρχει ομοιότητα στις αρχές λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών σταθμών και των πυρηνικών σταθμών.

Αν μιλάμε για τις ομοιότητές τους, τότε υπάρχουν αρκετές από αυτές. Πρώτον, και τα δύο είναι κατασκευασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να χρησιμοποιούν έναν φυσικό πόρο για τη δουλειά τους, που είναι απολιθωμένο και ανασκαμμένο. Επιπλέον, μπορεί να σημειωθεί ότι και τα δύο αντικείμενα στοχεύουν στην παραγωγή όχι μόνο ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά και θερμικής ενέργειας. Οι ομοιότητες στις αρχές λειτουργίας έγκεινται επίσης στο γεγονός ότι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και οι πυρηνικοί σταθμοί έχουν τουρμπίνες και ατμογεννήτριες που εμπλέκονται στη διαδικασία. Τα παρακάτω είναι μερικές μόνο από τις διαφορές. Σε αυτά περιλαμβάνεται το γεγονός ότι, για παράδειγμα, το κόστος κατασκευής και η ηλεκτρική ενέργεια που λαμβάνεται από θερμοηλεκτρικούς σταθμούς είναι πολύ χαμηλότερο από ό,τι από τους πυρηνικούς σταθμούς. Όμως, από την άλλη, οι πυρηνικοί σταθμοί δεν μολύνουν την ατμόσφαιρα, εφόσον τα απόβλητα απορρίπτονται σωστά και δεν υπάρχουν ατυχήματα. Ενώ οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί, λόγω της αρχής λειτουργίας τους, εκπέμπουν συνεχώς επιβλαβείς ουσίες στην ατμόσφαιρα.

Εδώ έγκειται η κύρια διαφορά στη λειτουργία πυρηνικών και θερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Εάν στις θερμικές εγκαταστάσεις, η θερμική ενέργεια από την καύση του καυσίμου μεταφέρεται συχνότερα σε νερό ή μετατρέπεται σε ατμό, τότε στους πυρηνικούς σταθμούς η ενέργεια λαμβάνεται από τη σχάση των ατόμων ουρανίου. Η προκύπτουσα ενέργεια αποκλίνει για να θερμάνει μια ποικιλία ουσιών και το νερό χρησιμοποιείται εδώ αρκετά σπάνια. Επιπλέον, όλες οι ουσίες βρίσκονται σε κλειστά σφραγισμένα κυκλώματα.

Παροχή θερμότητας

Σε ορισμένους σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, τα σχέδιά τους μπορεί να προβλέπουν ένα τέτοιο σύστημα που θερμαίνει τον ίδιο τον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, καθώς και το παρακείμενο χωριό, εάν υπάρχει. Στους θερμαντήρες δικτύου αυτής της μονάδας, λαμβάνεται ατμός από τον στρόβιλο και υπάρχει επίσης μια ειδική γραμμή για την απομάκρυνση του συμπυκνώματος. Το νερό τροφοδοτείται και εκκενώνεται μέσω ειδικού συστήματος σωληνώσεων. Η ηλεκτρική ενέργεια που θα παραχθεί με αυτόν τον τρόπο εκτρέπεται από την ηλεκτρική γεννήτρια και μεταφέρεται στον καταναλωτή, περνώντας από μετασχηματιστές κλιμάκωσης.

Βασικός εξοπλισμός

Αν μιλάμε για τα κύρια στοιχεία που λειτουργούν σε θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, τότε αυτά είναι λεβητοστάσια, καθώς και εγκαταστάσεις στροβίλων σε συνδυασμό με ηλεκτρική γεννήτρια και συμπυκνωτή. Η κύρια διαφορά μεταξύ του κύριου εξοπλισμού και του πρόσθετου εξοπλισμού είναι ότι έχει τυπικές παραμέτρους όσον αφορά την ισχύ, την απόδοση, τις παραμέτρους ατμού, καθώς και την ισχύ τάσης και ρεύματος κ.λπ. Μπορεί επίσης να σημειωθεί ότι ο τύπος και ο αριθμός των βασικών Τα στοιχεία επιλέγονται ανάλογα με το πόση ισχύ πρέπει να λάβετε από ένα TPP, καθώς και με τον τρόπο λειτουργίας του. Η κινούμενη εικόνα της αρχής της λειτουργίας ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση αυτού του ζητήματος με περισσότερες λεπτομέρειες.

24 Οκτωβρίου 2012

Η ηλεκτρική ενέργεια είναι από καιρό μέρος της ζωής μας. Ακόμη και ο Έλληνας φιλόσοφος Θαλής ανακάλυψε τον 7ο αιώνα π.Χ. ότι το κεχριμπάρι, που φοριέται στο μαλλί, αρχίζει να έλκει αντικείμενα. Αλλά για πολύ καιρό κανείς δεν έδωσε σημασία σε αυτό το γεγονός. Μόνο το 1600 εμφανίστηκε για πρώτη φορά ο όρος "Ηλεκτρισμός" και το 1650 ο Otto von Guericke δημιούργησε μια ηλεκτροστατική μηχανή με τη μορφή σφαίρας θείου τοποθετημένη σε μεταλλική ράβδο, η οποία επέτρεψε να παρατηρηθεί όχι μόνο η επίδραση της έλξης, αλλά και το αποτέλεσμα της απώθησης. Ήταν η πρώτη απλή ηλεκτροστατική μηχανή.

Έχουν περάσει πολλά χρόνια από τότε, αλλά ακόμα και σήμερα, σε έναν κόσμο γεμάτο με terabytes πληροφοριών, που μπορείτε να μάθετε όλα όσα σας ενδιαφέρουν, για πολλούς παραμένει μυστήριο πώς παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια, πώς παραδίδεται στο σπίτι, στο γραφείο μας , επιχείρηση...

Ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτές τις διαδικασίες σε μερικά μέρη.

Μέρος Ι. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Από πού προέρχεται η ηλεκτρική ενέργεια; Αυτή η ενέργεια εμφανίζεται από άλλους τύπους ενέργειας - θερμική, μηχανική, πυρηνική, χημική και πολλά άλλα. Σε βιομηχανική κλίμακα, η ηλεκτρική ενέργεια λαμβάνεται σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Εξετάστε μόνο τους πιο συνηθισμένους τύπους σταθμών παραγωγής ενέργειας.

1) Θερμοηλεκτρικοί σταθμοί. Σήμερα, μπορούν να συνδυαστούν με έναν όρο - GRES (Κρατικός Σταθμός Ηλεκτρικής Ενέργειας). Φυσικά, σήμερα αυτός ο όρος έχει χάσει την αρχική του σημασία, αλλά δεν έχει περάσει στην αιωνιότητα, αλλά έχει μείνει μαζί μας.

Οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί χωρίζονται σε διάφορους υποτύπους:

ΕΝΑ)Ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής συμπύκνωσης (CPP) είναι ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός που παράγει μόνο ηλεκτρική ενέργεια· αυτός ο τύπος σταθμού παραγωγής ενέργειας οφείλει το όνομά του στις ιδιαιτερότητες της αρχής λειτουργίας.

Αρχή λειτουργίας: Ο αέρας και το καύσιμο (αέριο, υγρό ή στερεό) τροφοδοτούνται στο λέβητα μέσω αντλιών. Αποδεικνύεται ένα μείγμα καυσίμου-αέρα που καίγεται στον κλίβανο του λέβητα, απελευθερώνοντας μια τεράστια ποσότητα θερμότητας. Σε αυτή την περίπτωση, το νερό διέρχεται από το σύστημα σωληνώσεων, το οποίο βρίσκεται μέσα στο λέβητα. Η θερμότητα που απελευθερώνεται μεταφέρεται σε αυτό το νερό, ενώ η θερμοκρασία του ανεβαίνει και φέρεται σε σημείο βρασμού. Ο ατμός που παραλήφθηκε στο λέβητα πηγαίνει ξανά στο λέβητα για να τον υπερθερμάνει πάνω από το σημείο βρασμού του νερού (σε δεδομένη πίεση), στη συνέχεια εισέρχεται στον ατμοστρόβιλο μέσω των αγωγών ατμού, στους οποίους λειτουργεί ο ατμός. Καθώς διαστέλλεται, η θερμοκρασία και η πίεσή του μειώνονται. Έτσι, η δυναμική ενέργεια του ατμού μεταφέρεται στον στρόβιλο, που σημαίνει ότι μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Ο στρόβιλος, με τη σειρά του, κινεί τον ρότορα ενός τριφασικού εναλλάκτη, ο οποίος βρίσκεται στον ίδιο άξονα με τον στρόβιλο και παράγει ενέργεια.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε ορισμένα στοιχεία του IES.

Ατμοστρόβιλος.

Η ροή των υδρατμών εισέρχεται μέσω των πτερυγίων οδήγησης στα καμπυλόγραμμα πτερύγια που είναι στερεωμένα γύρω από την περιφέρεια του ρότορα και, ενεργώντας σε αυτά, προκαλεί την περιστροφή του ρότορα. Ανάμεσα στις σειρές των ωμοπλάτων, όπως μπορείτε να δείτε, υπάρχουν κενά. Υπάρχουν επειδή αυτός ο ρότορας αφαιρείται από το περίβλημα. Σειρές λεπίδων είναι επίσης ενσωματωμένες στο σώμα, αλλά είναι ακίνητες και χρησιμεύουν στη δημιουργία της επιθυμητής γωνίας πρόσπτωσης ατμού στις κινούμενες λεπίδες.

Οι ατμοστρόβιλοι συμπύκνωσης χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του μέγιστου δυνατού μέρους της θερμότητας του ατμού σε μηχανικό έργο. Λειτουργούν με την απελευθέρωση (εξάτμιση) του ατμού της εξάτμισης στον συμπυκνωτή, ο οποίος διατηρείται υπό κενό.

Ένας στρόβιλος και μια γεννήτρια που βρίσκονται στον ίδιο άξονα ονομάζονται στροβιλογεννήτρια. Τριφασικός εναλλάκτης (σύγχρονη μηχανή).

Αποτελείται απο:

Που αυξάνει την τάση σε μια τυπική τιμή (35-110-220-330-500-750 kV). Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα μειώνεται σημαντικά (για παράδειγμα, με αύξηση της τάσης κατά 2 φορές, το ρεύμα μειώνεται κατά 4 φορές), γεγονός που καθιστά δυνατή τη μετάδοση ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις. Πρέπει να σημειωθεί ότι όταν μιλάμε για κατηγορία τάσης, εννοούμε γραμμική (φάση προς φάση) τάση.

Η ενεργός ισχύς που παράγει η γεννήτρια ρυθμίζεται αλλάζοντας την ποσότητα του φορέα ενέργειας, ενώ αλλάζει το ρεύμα στην περιέλιξη του ρότορα. Για να αυξηθεί η ενεργή ισχύς εξόδου, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η παροχή ατμού στον στρόβιλο, ενώ το ρεύμα στην περιέλιξη του ρότορα θα αυξηθεί. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι η γεννήτρια είναι σύγχρονη, πράγμα που σημαίνει ότι η συχνότητά της είναι πάντα ίση με τη συχνότητα του ρεύματος στο σύστημα ισχύος και η αλλαγή των παραμέτρων του φορέα ενέργειας δεν θα επηρεάσει τη συχνότητα περιστροφής του.

Επιπλέον, η γεννήτρια παράγει επίσης άεργο ισχύ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου εντός μικρών ορίων (δηλαδή δεν είναι το κύριο μέσο ρύθμισης της τάσης στο σύστημα ισχύος). Λειτουργεί με αυτόν τον τρόπο. Όταν η περιέλιξη του ρότορα είναι υπερβολικά διεγερμένη, δηλ. όταν η τάση στον ρότορα ανεβαίνει πάνω από την ονομαστική τιμή, το «πλεόνασμα» άεργου ισχύος παρέχεται στο σύστημα ισχύος και όταν η περιέλιξη του ρότορα είναι υποδιεγερμένη, η άεργη ισχύς καταναλώνεται από τη γεννήτρια.

Έτσι, στο εναλλασσόμενο ρεύμα, μιλάμε για συνολική ισχύ (μετρούμενη σε βολτ-αμπέρ - VA), η οποία ισούται με την τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος ενεργού (μετρούμενο σε watt - W) και άεργου (μετρούμενο σε ενεργά βολτ-αμπέρ). - VAR) ισχύς.

Το νερό στη δεξαμενή χρησιμεύει για την απομάκρυνση της θερμότητας από τον συμπυκνωτή. Ωστόσο, για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται συχνά πισίνες ψεκασμού.

ή πύργους ψύξης. Οι πύργοι ψύξης είναι πύργοι Εικ. 8

ή ανεμιστήρα Εικ.9

Οι πύργοι ψύξης είναι διατεταγμένοι σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως με τη μόνη διαφορά ότι το νερό ρέει κάτω από τα καλοριφέρ, μεταφέρει θερμότητα σε αυτά και ήδη ψύχονται από τον εξαναγκασμένο αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, μέρος του νερού εξατμίζεται και μεταφέρεται στην ατμόσφαιρα.
Η απόδοση ενός τέτοιου σταθμού ηλεκτροπαραγωγής δεν υπερβαίνει το 30%.

Β) Μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αεριοστροβίλου.

Σε ένα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αεριοστροβίλου, η στροβιλογεννήτρια δεν κινείται με ατμό, αλλά απευθείας από αέρια που παράγονται από την καύση του καυσίμου. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο φυσικό αέριο, διαφορετικά ο στρόβιλος θα βγει γρήγορα από στάση λόγω της ρύπανσης του με προϊόντα καύσης. Απόδοση σε μέγιστο φορτίο 25-33%

Πολύ υψηλότερη απόδοση (έως 60%) μπορεί να επιτευχθεί με το συνδυασμό κύκλων ατμού και αερίου. Τέτοιες εγκαταστάσεις ονομάζονται μονάδες συνδυασμένου κύκλου. Αντί για συμβατικό λέβητα, έχουν έναν λέβητα σπατάλης θερμότητας που δεν έχει δικούς του καυστήρες. Λαμβάνει θερμότητα από τον στρόβιλο καυσαερίων. Επί του παρόντος, τα CCGT εισάγονται ενεργά στη ζωή μας, αλλά μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν πολλά από αυτά στη Ρωσία.

ΣΕ) Μονάδες συνδυασμένης θερμότητας και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας (έγιναν αναπόσπαστο μέρος των μεγάλων πόλεων για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα).Εικ.11

Η CHPP είναι δομικά διατεταγμένη ως μονάδα παραγωγής ενέργειας συμπύκνωσης (CPP). Η ιδιαιτερότητα αυτού του τύπου σταθμού παραγωγής ενέργειας είναι ότι μπορεί να παράγει ταυτόχρονα θερμική και ηλεκτρική ενέργεια. Ανάλογα με τον τύπο της τουρμπίνας ατμού, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι εξαγωγής ατμού, οι οποίες σας επιτρέπουν να παίρνετε ατμό από αυτόν με διαφορετικές παραμέτρους. Σε αυτή την περίπτωση, μέρος του ατμού ή όλος ο ατμός (ανάλογα με τον τύπο του στροβίλου) εισέρχεται στον θερμαντήρα δικτύου, του δίνει θερμότητα και συμπυκνώνεται εκεί. Οι στρόβιλοι συμπαραγωγής σάς επιτρέπουν να προσαρμόσετε την ποσότητα ατμού για θερμικές ή βιομηχανικές ανάγκες, γεγονός που επιτρέπει τη λειτουργία της CHP σε διάφορους τρόπους φόρτωσης:

θερμική - η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται πλήρως από την παραγωγή ατμού για βιομηχανικές ανάγκες ή ανάγκες θέρμανσης.

ηλεκτρικό - το ηλεκτρικό φορτίο είναι ανεξάρτητο από το θερμικό. Επιπλέον, τα CHP μπορούν να λειτουργούν σε λειτουργία πλήρους συμπύκνωσης. Αυτό μπορεί να απαιτείται, για παράδειγμα, σε περίπτωση έντονης έλλειψης ενεργού ισχύος το καλοκαίρι. Ένα τέτοιο καθεστώς είναι δυσμενές για τους ΣΗΘ, γιατί η αποτελεσματικότητα μειώνεται σημαντικά.

Η ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας (συμπαραγωγή) είναι μια κερδοφόρα διαδικασία κατά την οποία η απόδοση του σταθμού αυξάνεται σημαντικά. Έτσι, για παράδειγμα, η υπολογισμένη απόδοση ενός CPP είναι το πολύ 30%, και για ένα CHP είναι περίπου 80%. Επιπλέον, η συμπαραγωγή καθιστά δυνατή τη μείωση των θερμικών εκπομπών σε αδράνεια, γεγονός που έχει θετική επίδραση στην οικολογία της περιοχής στην οποία βρίσκεται η ΣΗΘ (σε σύγκριση με αν υπήρχε CPP ίδιας ισχύος).

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στον ατμοστρόβιλο.

Οι ατμοστρόβιλοι συνδυασμένης παραγωγής περιλαμβάνουν τουρμπίνες με:

πίεση στην πλάτη;

Ρυθμιζόμενη εξαγωγή ατμού.

Επιλογή και αντίθλιψη.

Οι τουρμπίνες με αντίθλιψη λειτουργούν με την εξάτμιση ατμού όχι στον συμπυκνωτή, όπως στο IES, αλλά στον θερμαντήρα δικτύου, δηλαδή όλος ο ατμός που έχει περάσει από τον στρόβιλο πηγαίνει στις ανάγκες θέρμανσης. Ο σχεδιασμός τέτοιων στροβίλων έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα: το πρόγραμμα ηλεκτρικού φορτίου εξαρτάται πλήρως από το πρόγραμμα θερμικού φορτίου, δηλαδή, τέτοιες συσκευές δεν μπορούν να συμμετάσχουν στη λειτουργική ρύθμιση της τρέχουσας συχνότητας στο σύστημα ισχύος.

Σε τουρμπίνες με ελεγχόμενη εξαγωγή ατμού, εξάγεται στην απαιτούμενη ποσότητα στα ενδιάμεσα στάδια, ενώ επιλέγονται τέτοια στάδια για την εξαγωγή ατμού, τα οποία είναι κατάλληλα σε αυτή την περίπτωση. Αυτός ο τύπος στροβίλου είναι ανεξάρτητος από το θερμικό φορτίο και η ρύθμιση της ενεργού ισχύος εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί σε μεγαλύτερο βαθμό από ότι σε μια μονάδα ΣΗΘ αντίθλιψης.

Οι τουρμπίνες εξαγωγής και αντίθλιψης συνδυάζουν τις λειτουργίες των δύο πρώτων τύπων στροβίλων.

Οι τουρμπίνες συμπαραγωγής ΣΗΘ δεν είναι πάντα ικανές να αλλάξουν το θερμικό φορτίο σε σύντομο χρονικό διάστημα. Για την κάλυψη των κορυφών φορτίου και μερικές φορές για την αύξηση της ηλεκτρικής ισχύος μεταφέροντας τους στρόβιλους σε λειτουργία συμπύκνωσης, εγκαθίστανται λέβητες ζεστού νερού αιχμής στο CHPP.

2) Πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής.

Υπάρχουν επί του παρόντος 3 τύποι εργοστασίων αντιδραστήρων στη Ρωσία. Η γενική αρχή της λειτουργίας τους είναι περίπου παρόμοια με τη λειτουργία του IES (παλιά τα πυρηνικά εργοστάσια ονομάζονταν GRES). Η θεμελιώδης διαφορά είναι μόνο ότι η θερμική ενέργεια δεν λαμβάνεται σε λέβητες ορυκτών καυσίμων, αλλά σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Εξετάστε τους δύο πιο συνηθισμένους τύπους αντιδραστήρων στη Ρωσία.

1) Αντιδραστήρας RBMK.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτού του αντιδραστήρα είναι ότι ο ατμός για την περιστροφή του στροβίλου παράγεται απευθείας στον πυρήνα του αντιδραστήρα.

Πυρήνας RBMK. Εικ.13

αποτελείται από κάθετες κολώνες γραφίτη στις οποίες υπάρχουν διαμήκεις οπές, με σωλήνες από κράμα ζιρκονίου και ανοξείδωτο χάλυβα που εισάγονται σε αυτές. Ο γραφίτης δρα ως συντονιστής νετρονίων. Όλα τα κανάλια χωρίζονται σε κανάλια καυσίμου και CPS (σύστημα ελέγχου και προστασίας). Έχουν διαφορετικά κυκλώματα ψύξης. Μια κασέτα (FA - συγκρότημα καυσίμου) με ράβδους (TVEL - στοιχείο καυσίμου) εισάγεται στα κανάλια καυσίμου, στο εσωτερικό των οποίων υπάρχουν σφαιρίδια ουρανίου σε σφραγισμένο κέλυφος. Είναι σαφές ότι από αυτούς λαμβάνουν θερμική ενέργεια, η οποία μεταφέρεται σε έναν φορέα θερμότητας που κυκλοφορεί συνεχώς από κάτω προς τα πάνω υπό υψηλή πίεση - συνηθισμένο, αλλά πολύ καλά καθαρισμένο από ακαθαρσίες, νερό.

Το νερό, περνώντας από τα κανάλια καυσίμου, εξατμίζεται μερικώς, το μείγμα ατμού-νερού ρέει από όλα τα μεμονωμένα κανάλια καυσίμου σε 2 διαχωριστικά τύμπανα, όπου γίνεται ο διαχωρισμός (διαχωρισμός) του ατμού από το νερό. Το νερό μπαίνει ξανά στον αντιδραστήρα με τη βοήθεια αντλιών κυκλοφορίας (από 4 συνολικά ανά βρόχο) και ο ατμός περνά μέσω αγωγών ατμού σε 2 τουρμπίνες. Στη συνέχεια, ο ατμός συμπυκνώνεται στον συμπυκνωτή, μετατρέπεται σε νερό, το οποίο πηγαίνει πίσω στον αντιδραστήρα.

Η θερμική ισχύς του αντιδραστήρα ελέγχεται μόνο από ράβδους απορρόφησης νετρονίων βορίου που κινούνται στα κανάλια CPS. Η ψύξη του νερού αυτών των καναλιών πηγαίνει από πάνω προς τα κάτω.

Όπως μπορείτε να δείτε, δεν έχω αναφέρει ποτέ ακόμη το δοχείο του αντιδραστήρα. Γεγονός είναι ότι στην πραγματικότητα το RBMK δεν έχει γάστρα. Η ενεργή ζώνη, που μόλις σας είπα, είναι τοποθετημένη σε τσιμεντένιο άξονα, από πάνω κλείνει με καπάκι βάρους 2000 τόνων.

Το σχήμα δείχνει την ανώτερη βιολογική προστασία του αντιδραστήρα. Αλλά δεν πρέπει να περιμένετε ότι σηκώνοντας ένα από τα μπλοκ, μπορείτε να δείτε την κιτρινοπράσινη οπή της ενεργής ζώνης, όχι. Το ίδιο το κάλυμμα βρίσκεται πολύ χαμηλότερα και πάνω από αυτό, στον χώρο μέχρι την ανώτερη βιολογική προστασία, υπάρχει κενό για κανάλια επικοινωνίας και πλήρως αφαιρεμένες ράβδους απορρόφησης.

Αφήνεται χώρος μεταξύ των στηλών γραφίτη για τη θερμική διαστολή του γραφίτη. Ένα μείγμα αερίων αζώτου και ηλίου κυκλοφορεί σε αυτόν τον χώρο. Σύμφωνα με τη σύνθεσή του, κρίνεται η στεγανότητα των καναλιών καυσίμου. Ο πυρήνας RBMK έχει σχεδιαστεί για να σπάει όχι περισσότερα από 5 κανάλια, εάν αποσυμπιεστεί περισσότερα, το κάλυμμα του αντιδραστήρα θα αποκολληθεί και τα υπόλοιπα κανάλια θα ανοίξουν. Μια τέτοια εξέλιξη γεγονότων θα προκαλέσει την επανάληψη της τραγωδίας του Τσερνομπίλ (εδώ δεν εννοώ την ίδια την ανθρωπογενή καταστροφή, αλλά τις συνέπειές της).

Εξετάστε τα πλεονεκτήματα του RBMK:

— Χάρη στη ρύθμιση θερμικής ισχύος ανά κανάλι, είναι δυνατή η αλλαγή συγκροτημάτων καυσίμου χωρίς διακοπή του αντιδραστήρα. Κάθε μέρα, συνήθως, αλλάζουν αρκετές συνελεύσεις.

—Χαμηλή πίεση στο MPC (κύκλωμα πολλαπλής εξαναγκασμένης κυκλοφορίας), που συμβάλλει σε μια πιο ήπια πορεία ατυχημάτων που σχετίζονται με την αποσυμπίεσή του.

— Απουσία δοχείου πίεσης αντιδραστήρα που είναι δύσκολο να κατασκευαστεί.

Εξετάστε τα μειονεκτήματα του RBMK:

—Κατά τη λειτουργία, βρέθηκαν πολυάριθμοι λανθασμένοι υπολογισμοί στη γεωμετρία του πυρήνα, οι οποίοι δεν μπορούν να εξαλειφθούν πλήρως στις λειτουργικές μονάδες ισχύος της 1ης και 2ης γενιάς (Λένινγκραντ, Κουρσκ, Τσερνομπίλ, Σμολένσκ). Οι μονάδες ισχύος RBMK της 3ης γενιάς (είναι η μόνη - στην 3η μονάδα ισχύος του NPP Smolensk) στερούνται αυτές τις ελλείψεις.

— Αντιδραστήρας ενός βρόχου. Δηλαδή, οι τουρμπίνες περιστρέφονται με ατμό που λαμβάνεται απευθείας στον αντιδραστήρα. Αυτό σημαίνει ότι περιέχει ραδιενεργά συστατικά. Εάν ο στρόβιλος αποσυμπιεστεί (και αυτό συνέβη στον πυρηνικό σταθμό του Τσερνομπίλ το 1993), η επισκευή του θα είναι πολύ περίπλοκη, και ίσως ακόμη και αδύνατη.

— Η διάρκεια ζωής του αντιδραστήρα καθορίζεται από τη διάρκεια ζωής του γραφίτη (30-40 χρόνια). Μετά έρχεται η υποβάθμισή του, που εκδηλώνεται με τη διόγκωσή του. Αυτή η διαδικασία προκαλεί ήδη σοβαρές ανησυχίες στην παλαιότερη μονάδα ισχύος RBMK Leningrad-1, που κατασκευάστηκε το 1973 (είναι ήδη 39 ετών). Η πιο πιθανή διέξοδος από την κατάσταση είναι να σβήσετε τον ν ο αριθμός καναλιών για να μειώσετε τη θερμική διαστολή του γραφίτη.

— Ο συντονιστής γραφίτη είναι ένα εύφλεκτο υλικό.

— Λόγω του τεράστιου αριθμού βαλβίδων διακοπής, η διαχείριση του αντιδραστήρα είναι δύσκολη.

- Στην 1η και 2η γενιά, υπάρχει αστάθεια όταν λειτουργεί με χαμηλές ισχύς.

Σε γενικές γραμμές, μπορούμε να πούμε ότι ο RBMK είναι ένας καλός αντιδραστήρας για την εποχή του. Επί του παρόντος, έχει ληφθεί απόφαση να μην κατασκευαστούν μονάδες παραγωγής ενέργειας με αυτού του τύπου αντιδραστήρες.

2) Αντιδραστήρας VVER.

Το RBMK αυτή τη στιγμή αντικαθίσταται από το VVER. Έχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι του RBMK.

Ο πυρήνας βρίσκεται πλήρως σε μια πολύ ισχυρή θήκη, η οποία κατασκευάζεται στο εργοστάσιο και μεταφέρεται σιδηροδρομικώς, και στη συνέχεια οδικώς στην υπό κατασκευή μονάδα ισχύος σε πλήρως τελειωμένη μορφή. Ο συντονιστής είναι καθαρό νερό υπό πίεση. Ο αντιδραστήρας αποτελείται από 2 κυκλώματα: το νερό του πρωτεύοντος κυκλώματος υπό υψηλή πίεση ψύχει τα συγκροτήματα καυσίμου, μεταφέροντας θερμότητα στο 2ο κύκλωμα χρησιμοποιώντας μια γεννήτρια ατμού (ενεργεί ως εναλλάκτης θερμότητας μεταξύ 2 απομονωμένων κυκλωμάτων). Σε αυτό, το νερό του δεύτερου κυκλώματος βράζει, μετατρέπεται σε ατμό και πηγαίνει στον στρόβιλο. Στο πρωτεύον κύκλωμα, το νερό δεν βράζει, καθώς βρίσκεται υπό πολύ υψηλή πίεση. Ο ατμός εξαγωγής συμπυκνώνεται στον συμπυκνωτή και επιστρέφει στη γεννήτρια ατμού. Το σχήμα δύο κυκλωμάτων έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με το μονοκύκλωμα:

Ο ατμός που πηγαίνει στον στρόβιλο δεν είναι ραδιενεργός.

Η ισχύς του αντιδραστήρα μπορεί να ελεγχθεί όχι μόνο από ράβδους απορρόφησης, αλλά και από ένα διάλυμα βορικού οξέος, το οποίο κάνει τον αντιδραστήρα πιο σταθερό.

Τα στοιχεία του πρωτεύοντος κυκλώματος βρίσκονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο, ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα κοινό συγκρότημα. Σε περίπτωση διακοπής του πρωτεύοντος κυκλώματος, ραδιενεργά στοιχεία θα εισέλθουν στον περιορισμό και δεν θα απελευθερωθούν στο περιβάλλον. Επιπλέον, ο περιορισμός προστατεύει τον αντιδραστήρα από εξωτερικές επιρροές (για παράδειγμα, από πτώση μικρού αεροσκάφους ή έκρηξη έξω από την περίμετρο του σταθμού).

Η διαχείριση του αντιδραστήρα δεν είναι δύσκολη.

Υπάρχουν επίσης μειονεκτήματα:

— Σε αντίθεση με το RBMK, το καύσιμο δεν μπορεί να αλλάξει ενώ ο αντιδραστήρας λειτουργεί, γιατί βρίσκεται σε κοινό κτίριο, και όχι σε ξεχωριστά κανάλια, όπως στο RBMK. Ο χρόνος ανεφοδιασμού καυσίμου συνήθως συμπίπτει με το χρόνο συντήρησης, γεγονός που μειώνει την επίδραση αυτού του παράγοντα στο ICF (συντελεστής εγκατεστημένης ισχύος).

— Το πρωτεύον κύκλωμα βρίσκεται υπό υψηλή πίεση, η οποία θα μπορούσε ενδεχομένως να προκαλέσει μεγαλύτερο ατύχημα αποσυμπίεσης από το RBMK.

— Το δοχείο του αντιδραστήρα είναι πολύ δύσκολο να μεταφερθεί από το εργοστάσιο κατασκευής στο εργοτάξιο κατασκευής του πυρηνικού σταθμού.

Λοιπόν, εξετάσαμε το έργο των θερμοηλεκτρικών σταθμών, τώρα θα εξετάσουμε το έργο

Η αρχή λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού είναι αρκετά απλή. Μια αλυσίδα υδραυλικών κατασκευών παρέχει την απαραίτητη πίεση νερού που ρέει στα πτερύγια ενός υδραυλικού στροβίλου, η οποία οδηγεί τις γεννήτριες που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Η απαραίτητη πίεση του νερού σχηματίζεται μέσω της κατασκευής ενός φράγματος, και ως αποτέλεσμα της συγκέντρωσης του ποταμού σε ένα συγκεκριμένο μέρος, ή με παράγωγο - τη φυσική ροή του νερού. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο ένα φράγμα όσο και μια παράγωγη χρησιμοποιούνται μαζί για να επιτευχθεί η απαραίτητη πίεση νερού. Οι ΥΗΣ έχουν πολύ υψηλή ευελιξία παραγόμενης ισχύος, καθώς και χαμηλό κόστος παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό το χαρακτηριστικό του υδροηλεκτρικού σταθμού οδήγησε στη δημιουργία ενός άλλου τύπου σταθμού παραγωγής ενέργειας - του σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με αντλία αποθήκευσης. Τέτοιοι σταθμοί είναι σε θέση να συσσωρεύουν την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια και να τη χρησιμοποιούν σε περιόδους φορτίων αιχμής. Η αρχή λειτουργίας τέτοιων σταθμών παραγωγής ενέργειας είναι η εξής: σε ορισμένες περιόδους (συνήθως τη νύχτα), οι υδροηλεκτρικές μονάδες HPP λειτουργούν ως αντλίες, καταναλώνοντας ηλεκτρική ενέργεια από το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας και αντλούν νερό σε ειδικά εξοπλισμένες επάνω πισίνες. Όταν υπάρχει ζήτηση (κατά τις αιχμές φορτίου), το νερό από αυτά εισέρχεται στον αγωγό πίεσης και οδηγεί τους στρόβιλους. Τα PSPP επιτελούν μια εξαιρετικά σημαντική λειτουργία στο σύστημα ισχύος (έλεγχος συχνότητας), αλλά δεν χρησιμοποιούνται ευρέως στη χώρα μας, γιατί. Ως αποτέλεσμα, καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια από ό, τι δίνουν. Δηλαδή ένας σταθμός αυτού του τύπου είναι ασύμφορος για τον ιδιοκτήτη. Για παράδειγμα, στο Zagorskaya PSP, η ισχύς των υδρογεννητριών στη λειτουργία γεννήτριας είναι 1200 MW και στη λειτουργία αντλίας - 1320 MW. Ωστόσο, αυτός ο τύπος σταθμού είναι ο καταλληλότερος για ταχεία αύξηση ή μείωση της παραγόμενης ισχύος, επομένως είναι πλεονεκτικό να κατασκευαστούν κοντά, για παράδειγμα, σε πυρηνικό εργοστάσιο, καθώς οι τελευταίοι λειτουργούν στη βασική λειτουργία.

Εξετάσαμε πώς παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια. Ήρθε η ώρα να ρωτήσετε τον εαυτό σας μια σοβαρή ερώτηση: "Και ποιος τύπος σταθμών πληροί καλύτερα όλες τις σύγχρονες απαιτήσεις για αξιοπιστία, φιλικότητα προς το περιβάλλον, και εκτός από αυτό, θα διακρίνεται και από το χαμηλό κόστος ενέργειας;" Ο καθένας θα απαντήσει διαφορετικά σε αυτήν την ερώτηση. Εδώ είναι η λίστα μου με τα "καλύτερα από τα καλύτερα".

1) ΣΗΘ σε φυσικό αέριο. Η απόδοση τέτοιων εγκαταστάσεων είναι πολύ υψηλή και το κόστος των καυσίμων είναι επίσης υψηλό, αλλά το φυσικό αέριο είναι ένας από τους πιο «καθαρούς» τύπους καυσίμων και αυτό είναι πολύ σημαντικό για την οικολογία της πόλης, εντός των ορίων της οποίας τα θερμικά συνήθως βρίσκονται σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής.

2) HPP και PSP. Τα πλεονεκτήματα έναντι των θερμικών εγκαταστάσεων είναι προφανή, αφού αυτού του είδους οι εγκαταστάσεις δεν μολύνουν την ατμόσφαιρα και παράγουν την πιο «φθηνή» ενέργεια, η οποία, επιπλέον, είναι ανανεώσιμη πηγή.

3) CCGT για φυσικό αέριο. Η υψηλότερη απόδοση μεταξύ των θερμικών σταθμών, καθώς και μια μικρή ποσότητα καυσίμου που καταναλώνεται, θα λύσει εν μέρει το πρόβλημα της θερμικής ρύπανσης της βιόσφαιρας και των περιορισμένων αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων.

4) NPP. Σε κανονική λειτουργία, ένας πυρηνικός σταθμός εκπέμπει 3-5 φορές λιγότερες ραδιενεργές ουσίες στο περιβάλλον από έναν θερμοηλεκτρικό σταθμό ίδιας ισχύος, επομένως η μερική αντικατάσταση των θερμοηλεκτρικών σταθμών με πυρηνικούς σταθμούς είναι απολύτως δικαιολογημένη.

5) GRES. Επί του παρόντος, τέτοιοι σταθμοί χρησιμοποιούν φυσικό αέριο ως καύσιμο. Αυτό είναι απολύτως χωρίς νόημα, αφού με την ίδια επιτυχία είναι δυνατή η χρήση σχετικού πετρελαϊκού αερίου (APG) ή η καύση άνθρακα στους κλιβάνους του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής της κρατικής περιοχής, τα αποθέματα του οποίου είναι τεράστια σε σύγκριση με τα αποθέματα φυσικού αερίου.

Αυτό ολοκληρώνει το πρώτο μέρος του άρθρου.

Ετοιμασμένο υλικό:
μαθητής της ομάδας ES-11b SWSU Agibalov Sergey.

Διορισμός θερμοηλεκτρικών σταθμών. Σχηματικό διάγραμμα ΣΗΘ

ΣΗΘ (σταθμοί συνδυασμένης θερμότητας και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας)- σχεδιασμένο για την κεντρική παροχή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας των καταναλωτών. Η διαφορά τους από το IES είναι ότι χρησιμοποιούν τη θερμότητα του ατμού που εξαντλείται στις τουρμπίνες για τις ανάγκες παραγωγής, θέρμανσης, αερισμού και παροχής ζεστού νερού. Λόγω αυτού του συνδυασμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και θερμότητας, επιτυγχάνεται σημαντική εξοικονόμηση καυσίμων σε σύγκριση με τη χωριστή παροχή ενέργειας (παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στο IES και θερμότητα σε τοπικά λεβητοστάσια). Χάρη σε αυτή τη μέθοδο συνδυασμένης παραγωγής, επιτυγχάνεται αρκετά υψηλή απόδοση στο ΣΗΘ, που φτάνει έως και το 70%. Ως εκ τούτου, οι μονάδες ΣΗΘ έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες σε περιοχές και πόλεις με υψηλή κατανάλωση θερμότητας. Η μέγιστη χωρητικότητα ενός CHPP είναι μικρότερη από αυτή ενός IES.

Οι μονάδες ΣΗΘ είναι συνδεδεμένες με τους καταναλωτές, γιατί η ακτίνα μεταφοράς θερμότητας (ατμός, ζεστό νερό) είναι περίπου 15 km. Οι ηλεκτρικοί σταθμοί της χώρας μεταδίδουν ζεστό νερό σε υψηλότερη αρχική θερμοκρασία σε απόσταση έως και 30 km. Ο ατμός για ανάγκες παραγωγής με πίεση 0,8-1,6 MPa μπορεί να μεταφερθεί σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από 2-3 km. Με μέση πυκνότητα θερμικού φορτίου, η ισχύς CHP συνήθως δεν υπερβαίνει τα 300-500 MW. Μόνο σε μεγάλες πόλεις όπως η Μόσχα ή η Αγία Πετρούπολη με υψηλή πυκνότητα θερμικού φορτίου έχει νόημα η κατασκευή μονάδων ισχύος έως 1000-1500 MW.

Η χωρητικότητα της μονάδας ΣΗΘ και ο τύπος της γεννήτριας στροβίλου επιλέγονται ανάλογα με τη ζήτηση θερμότητας και τις παραμέτρους του ατμού που χρησιμοποιείται στις διαδικασίες παραγωγής και για θέρμανση. Οι τουρμπίνες με μία και δύο ελεγχόμενες εξαγωγές ατμού και συμπυκνωτές έχουν λάβει τη μεγαλύτερη εφαρμογή (βλ. εικ.). Οι ρυθμιζόμενες εξαγωγές σάς επιτρέπουν να ρυθμίζετε την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας.

Η λειτουργία CHP - ημερήσια και εποχιακή - καθορίζεται κυρίως από την κατανάλωση θερμότητας. Ο σταθμός λειτουργεί πιο οικονομικά εάν η ηλεκτρική του ισχύς αντιστοιχεί στην παραγωγή θερμότητας. Ταυτόχρονα, μια ελάχιστη ποσότητα ατμού εισέρχεται στους συμπυκνωτές. Το χειμώνα, όταν η ζήτηση για θερμότητα είναι μέγιστη, στην εκτιμώμενη θερμοκρασία του αέρα κατά τις ώρες λειτουργίας των βιομηχανικών επιχειρήσεων, το φορτίο των γεννητριών ΣΗΘ είναι κοντά στο ονομαστικό. Σε περιόδους που η κατανάλωση θερμότητας είναι χαμηλή, για παράδειγμα, το καλοκαίρι, καθώς και το χειμώνα που η θερμοκρασία του αέρα είναι υψηλότερη από την υπολογιζόμενη και τη νύχτα, η ηλεκτρική ισχύς του CHPP, που αντιστοιχεί στην κατανάλωση θερμότητας, μειώνεται. Εάν το σύστημα ηλεκτροπαραγωγής χρειάζεται ηλεκτρική ενέργεια, η μονάδα ΣΗΘ πρέπει να μεταβεί σε μικτό τρόπο λειτουργίας, γεγονός που αυξάνει τη ροή του ατμού στο τμήμα χαμηλής πίεσης των στροβίλων και στους συμπυκνωτές. Ταυτόχρονα, μειώνεται η απόδοση του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής.

Η μέγιστη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από σταθμούς συμπαραγωγής "σε κατανάλωση θερμότητας" είναι δυνατή μόνο όταν συνεργάζεται με ισχυρούς CPP και HPP, οι οποίοι αναλαμβάνουν σημαντικό μέρος του φορτίου σε ώρες μειωμένης κατανάλωσης θερμότητας.