Тепловые электростанции: виды и принцип работы

Мазут, торф, дизель и другие виды топлива на ТЭС.

В середине двадцатого века на некоторых ТЭС активно использовался мазут в качестве топлива. В настоящее время мазут в качестве основного топлива не используется из-за его дороговизны. Но мазут продолжают использовать в качестве растопочного топлива на угольных электростанциях. По своим эксплуатационным свойствам мазут близок к природному газу. Стоит заметить, что при сжигании мазута выделяется много оксида серы, так как в нем большое содержание серы.

Также, в прошлом веке на некоторых ТЭС применялся в качестве топлива торф. Но из-за эксплуатационных особенностей и из-за экономической невыгодности сейчас его практически не используют.

Дизельное топливо используют только там, где не требуется производство большого количества электричества. Например, на северных и островных территориях нашей страны. Или там, где требуется временный источник электроснабжения. Дизель, как и мазут, сейчас дорог.

Вы также можете ознакомиться с полным списком ТЭС России.

Уголь, как топливо ТЭС.

Пожалуй, начнём с угля. Уголь известен человечеству с давних времён. Им люди отапливают свои жилища очень давно. Это связано, прежде всего с доступностью самого топлива — некоторые залежи угля становятся доступны буквально сняв 2-3 метра верхнего слоя земли. Также давнее применение угля в качестве топлива связано ещё с тем, что его легко можно хранить. Не нужно каких-то хитрых приспособлений и построек, достаточно сложить его в кучу.

В промышленности уголь активно начали использовать с конца 18 века. Со становлением железнодорожного транспорта уголь начали использовать и там

На любом производстве важно иметь балкон, с которого будет обзор на предприятие. Балкон под ключ

Первые электростанции, работающие на угле, начали строить с конца 19 века и до сих пор уголь на ТЭС активно используется.

На первых ТЭС уголь сжигался в котлах на колосниковых решетках. Сначала кочегары лопатами закидывали уголь в топку, шлак удаляли тоже вручную. Затем появились механизированные колосниковые решетки. На них уголь ссыпался с верху из бункера, решетка двигалась и шлак падал с другого конца в приемник шлака. Это значительно облегчило труд кочегаров.

В настоящее время в электростанций не жгут уголь в виде комков. Сейчас сжигают угольную пыль. Угольная пыль получается после размола кусков угля в дробилках и различных мельницах (барабанные, молотковые, мельницы-вентиляторы и др.). Затем, угольная пыль транспортируется воздухом к горелкам, установленных в котле. На выходе из горелок в топке, угольная пыль перемешиваясь с воздухом горит.

Вы можете более подробно прочитать про .

Графики электрических нагрузок

Графики нагрузок, характеризующие работу как потребителей, так и источников электроэнергии, представляют собой диаграммы в прямоугольных осях координат, где по оси абсцисс откладывается время, в течение которого показывается изменение нагрузки, а по оси ординат – соответствующие данному моменту времени нагрузки, обычно в виде активной, реактивной или полной (кажущейся) мощностей. Чаще всего строят суточные, месячные, сезонные и годовые графики нагрузок.

При построении так называемых ступенчатых графиков нагрузок (рис. 4) считают, что нагрузка в интервале между двумя измерениями остается постоянной. Исходными для построения годового графика нагрузки по продолжительности являются суточные графики нагрузки для характерных зимних и летних суток. График строится по 12 точкам, соответствующим наибольшим суточным нагрузкам каждого месяца.

Площадь годового графика нагрузки по продолжительности представляет собой в определенном масштабе потребляемую (отдаваемую) за год энергию (кВт·ч), а площадь суточных графиков – энергию, потребляемую (отдаваемую) за сутки (кВт·ч).

Годовые графики нагрузки дают возможность определить оптимальное количество и мощность агрегатов электростанции или трансформаторов подстанции, уточнить режимы их работы, выявить возможные сроки их планово-предупредительных ремонтов.

Графики также дают возможность приближенно рассчитать годовую потребность в электроэнергии, годовые потери в сетях, трансформаторах и других элементах установки. По графикам нагрузки определяется ряд техникоэкономических показателей для действующих или вновь проектируемых электроустановок, таких, как средняя (среднесуточная, среднемесячная или среднегодовая) нагрузка электростанции или подстанции, число часов использования установленной мощности, коэффициент заполнения графика, коэффициент использования установленной мощности.

Рис. 4. Суточный ступенчатый график активной нагрузки

Графики нагрузки предназначены для следующих целей:

для определения времени пуска и остановки агрегатов, включения и отключения трансформаторов;
определения количества выработанной (потребленной) электроэнергии, расхода топлива и воды;
ведения экономичного режима электроустановки;
планирования сроков ремонтов оборудования;
проектирования новых и расширения действующих электроустановок;
проектирования новых и развития существующих энергосистем, их узлов нагрузки и отдельных потребителей электроэнергии.

Чем равномернее нагрузка генераторов, тем лучше условия их работы, поэтому возникает так называемая проблема регулирования графиков нагрузки, проблема их выравнивания. При этом следует иметь в виду, что целесообразно по возможности более полно использовать установленную мощность электростанций.

Для регулирования графиков нагрузки используют различные способы, в том числе:

подключение сезонных потребителей;
подключение нагрузки ночью;
увеличение числа рабочих смен;
смещение начала работы смен и начала работы предприятий;
разнос выходных дней;
введение платы как за активную, так и за реактивную энергию;
уменьшение перетоков реактивной мощности по сети;
объединение районных энергосистем.

Суточный график нужен для оперативного регулирования и планирования балансов электроэнергии и мощности до нескольких суток.

Недельный:

определение готовности работы оборудования.
управление режимами с учетом недельной неравномерности;
проведение текущих осмотров ревизий текущих ремонтов;
регулирование водно-энергетических режимов ГЭС.

Годовой:

планирование хозяйств деятельности;
планирование капитального ремонта;
планирование обеспечения топливом;
водно-энергетическое регулирование ресурсов водохранилища ГЭС;
планирование товарно-ценовой деятельности.

Что такое ТЭЦ?

Само название данного объекта напоминает предыдущее, и на самом деле, ТЭЦ, как и тепловые электростанции преобразуют тепловую энергию сжигаемого топлива. Но помимо электроэнергии теплоэлектроцентрали (так расшифровывается ТЭЦ) поставляют потребителям тепло. ТЭЦ особенно актуальны в холодных климатических зонах, где нужно обеспечить жилые дома и производственные здания теплом. Именно поэтому ТЭЦ так много в России, где традиционно используется центральное отопление и водоснабжение городов.

По принципу работы ТЭЦ относятся к конденсационным электростанциям, но в отличие от них, на теплоэлектроцентралях часть выработанной тепловой энергии идет на производство электричества, а другая часть – на нагрев теплоносителя, который и поступает к потребителю.

ТЭЦ более эффективна по сравнению с обычными ТЭС, поскольку позволяет использовать полученную энергию по максимуму. Ведь после вращения электрогенератора пар остается горячим, и эту энергию можно использовать для отопления.

Помимо тепловых, существуют атомные ТЭЦ, которые в перспективе должны сыграть ведущую роль в электро- и теплоснабжении северных городов.

Принцип работы тепловой электростанции

Основной принцип работы тепловой электростанции заключается в производстве тепловой энергии из органического топлива, которая в дальнейшем используется для выработки электрического тока.

Понятия ТЭС и ТЭЦ существенно различаются между собой. Первые установки относятся к так называемым чистым электростанциям, вырабатывающим только электрический ток. Каждая из них известна еще и как конденсационная электростанция – КЭС. ТЭЦ расшифровывается как теплоэлектроцентраль и является разновидностью ТЭС. Данные установки не только генерируют электричество, но и являются тепловыми, то есть дают тепло в системы отопления и горячего водоснабжения. Такое комбинированное использование требует специальных паровых турбин с противодавлением или системой промежуточного отбора пара.

Несмотря на разнообразие конструкций, работа всех ТЭС осуществляется по общей схеме. В котел постоянно подается топливо в виде угля, газа, торфа, мазута или горючих сланцев. На многих электростанциях используется заранее приготовленная угольная пыль. Вместе с топливом поступает воздух в подогретом виде, выполняющий функцию окислителя.

В процессе горения топлива создается тепло, нагревающее воду в паровом котле. Происходит образование насыщенного пара, подаваемого в паровую турбину через паропровод. Далее тепловая энергия становится механической.

Вал и остальные движущиеся части турбины связаны между собой и представляют единое целое. Струя пара под высоким давлением и при высокой температуре выходит из сопел и воздействует на лопатки турбины. Закрепленные на диске, они начинают вращаться и приводят в движение вал, соединенный с генератором. В результате вращения происходит преобразование механической энергии в электрический ток.

Пройдя через паровую турбину, пар снижает свою температуру и давление. Далее он попадает в конденсатор и прокачивается по трубкам, охлаждаемым водой. Здесь пар окончательно превращается в воду и поступает в деаэратор для очистки от растворенных газов. Очищенная вода с помощью насоса подается в котельную установку через подогреватель.

В чем разница между электростанциями?

Многих интересует вопрос про ТЭЦ и ТЭС — в чем разница между ними. Чтобы ответить на него, следует разобраться в принципах действия каждой из систем.

Основной задачей тепловой электростанции считается производство электроэнергии. ТЭЦ является ее разновидностью. Кроме продуцирования электроэнергии, ТЭЦ подает горячую воду, которая применяется в центральной системе отопления и используется для бытовых потребностей.

ТЭЦ отличается довольно простой схемой функционирования. При этом в топку одновременно попадают топливо и нагретый воздух, который выполняет функции окислителя. Самым распространенным типом топлива, которое используется, считается измельченный уголь.

При сгорании угольной пыли вырабатывается тепло, которое превращает воду в котле в пар. После чего он под большим давлением поступает на паровую турбину.

Под воздействием сильнейшего потока пара она начинает крутиться. Это приводит в движение ротор генератора. Именно он трансформирует механическую энергию и сделает из нее электричество.

После чего пар, который уже существенно потерял свои исходные характеристики, проникает в конденсатор. От холодного душа он снова превращается в воду. Далее специальный насос прокачивает жидкость в специальные нагреватели и деаэратор. Это способствует очищению воды от кислорода и углекислого газа, которые способны провоцировать коррозию. После чего вода снова нагревается от пара и попадает в котел.

При сооружении ТЭЦ важно принимать во внимание расположение потребителей тепла. Дело в том, что передавать тепло на крупные расстояния нецелесообразно.

ТЭЦ обладает уникальным принципом работы

Разновидности

В зависимости от типа соединения турбин и котлов ТЭЦ имеют такие виды:

блочные;
неблочные.

На блочных станциях котлы и турбины соединяются попарно. Такие блоки обычно обладают высокой мощностью на уровне 100-300 МВТ. Схема, которая подразумевает использование поперечных связей, дает возможность переместить пар от любого котла к каждой турбине. За счет этого управление станцией становится более гибким. Но для этого нужны большие паропроводы. Большое значение имеет их размещение вдоль основного корпуса станции.

В зависимости от вида установок по выработке пара ТЭЦ имеют следующие виды:

с ядерными реакторами;
с паровыми котлами;
с парогазовыми установками.

ТЭЦ постоянно строятся и реконструируются. Потому на многих из них присутствуют установки различных типов.

Схема работы

Какие предъявляются требования к ТЭС

ТЭС — это тепловая электрическая станция, на которой выработка электроэнергии и ее потребление производятся одномоментно. Поэтому такой комплекс должен полностью соответствовать ряду экономических и технологических требований. Это обеспечит бесперебойное и надежное обеспечение потребителей электроэнергией. Так:

помещения ТЭС должны иметь хорошее освещение, вентиляцию и аэрацию;
должна быть обеспечена защита воздуха внутри станции и вокруг нее от загрязнения твердыми частицами, азотом, оксидом серы и т. д.;
источники водоснабжения следует тщательно защищать от попадания в них сточных вод;
системы водоподготовки на станциях следует обустраивать безотходные.

«Тепловые» разновидности ТЭЦ

Как вы уже могли понять, выработка тепла на такого рода электростанциях отличается крайней неравномерностью на протяжении года. В идеальном случае около 50% горячей воды или пара идет на обогрев потребителей, а весь остальной теплоноситель используется для выработки электричества. Именно так работает Юго-Западная ТЭЦ в Северной столице. Отпуск тепла в большинстве случаев выполняется по двум схемам. Если используется открытый вариант, то горячий пар от турбин идет непосредственно к потребителям. В случае если была выбрана закрытая схема работы, теплоноситель подается после прохождения теплообменников. Выбор схемы определяется исходя из многих факторов. В первую очередь учитывается расстояние от обеспечиваемого теплом и электричеством объекта, количество населения и сезон. Так, Юго-Западная ТЭЦ в Петербурге работает по закрытой схеме, так как она обеспечивает большую эффективность.

Газовые электростанции

Основные достоинства газовых электростанций:

моторесурс газовых электростанций на 25% выше чем у бензиновых и дизельных аналогов;
газовый генератор прост в обслуживании и установке, обладает высокой надежностью;
более дешевый по расходным материалам;
чистый, бездымный и менее вредный для здоровья выхлоп;
приемлемый уровень шума.

Главным же достоинством газового генератора является то, что можно одновременно вырабатывать электроэнергию и использовать тепло, которое получается в результате работы газовой электростанции. Такое тепло можно использовать, например, для обогрева зданий и прочих нужд.

Генераторы на газу подразделяются, в зависимости от устройства силовых агрегатов, приводящих в движение генератор. Это могут быть газопоршневые двигатели, или газовые турбины.

Перед приобретением электростанции рекомендуется четко оценить запланированную нагрузку на устройство — таковой будут являться все приборы, работающие с использованием электрического тока (расчет мощности). Важны их номинальную мощность и фазность подключения. Это два основных фактора, которые будут влиять на первичный подбор нужного Вам генератора.

Выбор электростанции зависит от нескольких факторов. В первую очередь, это конечно определение типа ее двигателя, непосредственно генератора и фазности, а затем последующий подбор модели по определенным характеристикам и показателям.

Самые мощные ТЭС

В настоящее время лидером тепловой энергетики по праву считается тепловая электростанция Туокетуо, находящаяся в Китае в провинции Внутренняя Монголия. До недавних пор она являлась лишь третьей в мире, уступая по мощности ТЭС, расположенным в Тайчжуне и Сургуте. В результате проведенной реконструкции в 2017 году добавились два энергоблока по 660 Мвт каждый, после чего общая мощность станции достигла 6720 мегаватт. После этого Сургутская ГРЭС стала занимать 3-е место в мире и 1-е – в России.

В российской Энергосистеме доля тепловых электростанций составляет около 70%, а общее количество в натуральных цифрах – 358 единиц. Самые крупные ТЭС расположены возле крупных месторождений полезных ископаемых, используемых в качестве топлива. Установки, применяющие мазут, привязаны к крупным нефтеперерабатывающим предприятиям.

Крупнейшей российской ТЭС является Сургутская, производительность которой составляет 5600 МВт. На карте географическое положение объекта определяется на примерно одинаковом расстоянии от Нефтеюганска и Ханты-Мансийска.

Строительство объекта началось в 1979 году, а в 1985 году был введен в эксплуатацию 1-й энергоблок. Далее за 3 года в строй вступили все оставшиеся энергоблоки, производительностью 800 МВт. Работа станции осуществляется на попутном газе, образованном в местах разрабатываемых газовых месторождений. Такой газ должен утилизироваться, однако он превратился в энергетический ресурс. К настоящему времени построены еще 2 энергоблока по 400 МВт, что позволило вывести станцию на проектную мощность.

Следует отметить еще одну крупную российскую ГРЭС – Рефтинскую. Она работает на каменном угле, а производительность составляет 3800 мегаватт. Объект расположен примерно в 100 км от Екатеринбурга. Строительство велось с 1963 по 1980 годы, в течение всего периода энергоблоки вводились в строй поэтапно.

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Солнечные батареи

Рассуждая над тем, какие виды электростанций существуют в нашей стране, нельзя оставить без внимания альтернативные установки для получения электрической энергии.

Солнце – это не только источник тепла и света, благодаря ему применяют многие другие виды энергии (например, нефть, вода, уголь, ветер).

Использование солнечных батарей в северных регионах страны не настолько выгодно, чем в теплых районах. И все-таки, многие жители Российской Федерации стараются использовать альтернативную энергетику. Для принятия правильного решения по поводу результативного применения альтернативного источника энергии необходимо задуматься о стоимости солнечных батарей на отечественном рынке. Трудно назвать точную цену одного киловатта, генерируемого солнечным коллектором.

Сегодня в России 1 ватт электрической энергии, полученной солнечными батареями, имеет намного более высокую цену, чем то же количество энергии, получаемое из традиционных источников.

ТЭЦ будущее или прошлое?

Как ни странно, но на сегодняшний день именно устаревшие ТЭЦ являются действительно универсальными и перспективными станциями. Используя современные нейтрализаторы и фильтры, нагревать воду можно, сжигая практически весь мусор, который производит населенный пункт. При этом достигается тройная выгода:

Разгружаются и расчищаются свалки.
Город получает дешевую электроэнергию.
Решается проблема с отоплением.

Кроме того, в прибрежных районах вполне реально строительство ТЭЦ, которые одновременно будут являться опреснителями морской воды. Такая жидкость вполне пригодна для полива, для животноводческих комплексов и промышленных предприятий. Словом, настоящая технология будущего!

https://www.techcult.ru/technology/5057-princip-raboty-i-ustrojstvo-tec-tes

Типы ТЭЦ

По типу соединения котлов и турбин теплоэлектроцентрали могут быть блочные и неблочные (с поперечными связями). На блочных ТЭЦ котлы и турбины соединены попарно (иногда применяется дубль-блочная схема: два котла на одну турбину). Такие блоки имеют, как правило, большую электрическую мощность: 100—300 МВт.

ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в Северодвинске ТЭЦ-5 в Новосибирске

Схема с поперечными связями позволяет перебросить пар от любого котла на любую турбину, что повышает гибкость управления станцией. Однако для этого необходимо установить крупные паропроводы вдоль главного корпуса станции. Кроме того, все котлы и все турбины, объединённые в схему, должны иметь одинаковые номинальные параметры пара (давление, температуру). Если в разные годы на ТЭЦ устанавливалось основное оборудование разных параметров, должно быть несколько схем с поперечными связями. Для принудительного изменения параметров пара может быть использовано редукционно-охладительное устройство (РОУ).

По типу паропроизводящих установок могут быть ТЭЦ с паровыми котлами, с парогазовыми установками, с ядерными реакторами (атомная ТЭЦ). Могут быть ТЭЦ без паропроизводящих установок — с газотурбинными установками. Поскольку ТЭЦ часто строятся, расширяются и реконструируются в течение десятков лет (что связано с постепенным ростом тепловых нагрузок), то на многих станциях имеются установки разных типов. Паровые котлы ТЭЦ различаются также по типу топлива: уголь, мазут, газ.

По типу выдачи тепловой мощности различают турбины с регулируемыми теплофикационными отборами пара (в обозначении турбин, выпускаемых в России, присутствует буква «Т», например, Т-110/120-130), с регулируемыми производственными отборами пара («П»), с противодавлением («Р»). Обычно имеется 1—2 регулируемых отбора каждого вида; при этом количество нерегулируемых отборов, используемых для регенерации тепла внутри тепловой схемы турбины, может быть любым (как правило, не более 9, как для турбины Т-250/300-240). Давление в производственных отборах (номинальное значение примерно 1—2 МПа) обычно выше, чем в теплофикационных (примерно 0,05—0,3 МПа). Термин «Противодавление» означает, что турбина не имеет конденсатора, а весь отработанный пар уходит на производственные нужды обслуживаемых предприятий. Такая турбина не может работать, если нет потребителя пара противодавления. В похожем режиме могут работать теплофикационные турбины (типа «Т») при полной тепловой нагрузке: в таком случае весь пар уходит в отопительный отбор, однако давление в конденсаторе поддерживается немногим более номинального (обычно не более 12—17 кПа). Для некоторых турбин возможна работа на «ухудшенном вакууме» — до 20 кПа и более.

Кроме того, выпускаются паровые турбины со смешанным типом отборов: с регулируемыми теплофикационными и производственными отборами («ПТ»), с регулируемыми отборами и противодавлением («ПР») и др. На ТЭЦ могут одновременно работать турбины различных типов в зависимости от требуемого сочетания тепловых нагрузок.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Сведения об оборудовании станций

Основным оборудованием этих предприятий являются турбинные агрегаты, которые переводят механическую энергию в электричество, и котлы, ответственные за выработку пара, который вращает маховики генераторов. В состав турбинного агрегата входит как сама турбина, так и синхронный генератор. Трубины с противодавлением 0,7—1,5 Мн/м2 ставят на те ТЭЦ, которые снабжают теплом и энергией промышленные объекты. Модели же с давлением 0,05—0,25 Мн/м2 служат для обеспечения бытовых потребителей.

Характеристики используемого топлива

Может использоваться твердое, жидкое и газообразное топливо. Так как ТЭЦ зачастую строятся в непосредственной близости от крупных населенных пунктов и городов, зачастую приходится использовать достаточно ценные его виды, газ и мазут. Применение же в качестве такового угля и мусора в нашей стране достаточно ограниченно, так как далеко не на всех станциях установлено современное эффективное воздухоочистительное оборудование.

Чтобы очистить выхлоп установок, используются специальные уловители твердых частиц. Чтобы рассеивать твердые частицы в достаточно высоких слоях атмосферы, строят трубы высотой в 200—250 метров. Как правило, все теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) стоят на достаточно большом расстоянии от источников водоснабжения (реки и водохранилища). А потому используется искусственные системы, включающие в свой состав градирни. Прямоточное снабжение водой встречается крайне редко, в весьма специфичных условиях.

Использование ядерной энергии в военной сфере

Большое количество высокоактивных материалов используют для производства ядерного оружия. По оценкам экспертов, ядерные боеголовки содержат несколько тонн плутония.

Ядерное оружие относят к потому что оно производит разрушения на огромных территориях.

По радиусу действия и мощности заряда ядерное оружие делится на:

Тактическое.
Оперативно-тактическое.
Стратегическое.

Ядерные боеприпасы делят на атомные и водородные. В основу ядерного оружия положены неуправляемые цепные реакции деления тяжелых ядер и реакции Для цепной реакции используют уран либо плутоний.

Хранение такого большого количества опасных материалов — это большая угроза для человечества. А применение ядерной энергии в военных целях может привести к тяжелым последствиям.

Впервые ядерное оружие было применено в 1945 году для атаки на японские города Хиросима и Нагасаки. Последствия этой атаки были катастрофичными. Как известно, это было первое и последнее применение ядерной энергии в войне.

Недостатки АЭС перед ТЭС

Недостатки АЭС перед ТЭС это в первую очередь наличие радиоактивных отходов. Радиоактивные отходы на атомных станциях стараются по максимуму переработать, но утилизировать совсем их не получается. Конечные отходы на современных АЭС перерабатывают в стекло и хранят в специальных хранилищах. Удастся ли их когда-нибудь использовать – пока неизвестно.
2. Недостатки АЭС – это и небольшой КПД относительно ТЭС. Так как процессы в ТЭС протекают при более высоких температурах, они являются более производительными. В АЭС этого добиться пока сложно, т.к. циркониевые сплавы, которые косвенно участвуют в ядерных реакциях, не могут выдерживать запредельно высоких температур.
3. Особняком стоит общая проблема тепло и атомных электростанций. Недостаток АЭС и ТЭС – это тепловое загрязнение атмосферы. Что это значит? При получении ядерной энергии выделяется большое количество тепловой энергии, которая выбрасывается в окружающую среду. Тепловое загрязнение атмосферы – проблема сегодняшнего дня, оно влечет за собой множество проблем вроде создания тепловых островов, изменения микроклимата и, в конечном счете, глобального потепления.

Современные АЭС уже решают проблему теплового загрязнения и используют для охлаждения воды собственные искусственные бассейны или градирни (специальные охладительные башни для охлаждения больших объемов горячей воды).

Типы тепловых электростанций

Тепловые электростанции очень разнообразны и могут быть разделены по различным характеристикам.

Классификация ТЭС по назначению

В зависимости от типа и назначения отпускаемой энергии тепловые электростанции делятся на:

Районные электростанции – это независимые электростанции, обслуживающие потребителей района (жилые здания, промышленные предприятия и т.д.). Районные электростанции могут вырабатывать как электрическую энергию (та же ГРЭС), так и тепловую энергию (ТЭЦ).
Промышленные электростанции. Этот тип электростанций обслуживает производственные предприятия, которые к ним присоединены тепловой и электрической энергией. Мощность промышленных электростанций напрямую зависит от потребностей предприятий. В принципе, эта мощность намного меньше, чем у районных электростанций.

Классификация ТЭС по типу теплосиловых установок

Тепловые электростанции в зависимости от типа теплосиловых установок делятся на:

Паротурбинные электростанции. Основой их работы, как следует из их названия, являются паротурбинные установки (ПТУ) с паровой турбиной.
Газотурбинные электростанции. Они основаны на газотурбинных установках (ГТУ).
Парогазовые электростанции. К ним относятся парогазовые установки (ПГУ), которые представляют собой комбинацию газотурбинных и паротурбинных установок, которые обеспечивают высокую эффективность.

Классификация ТЭС по технологической схеме

По технологической схеме паропроводов тепловые электростанции подразделяются на блочные и с поперечными связями.

а) блочная; б) с поперечными связями; К – котел; Т – турбина

Блочные тепловые электростанции. Принцип их работы прост, они состоят из отдельных агрегатов, в которых находится котел, каждый котел имеет свою турбину, в которую он подает пар. Если выйдет из строя только один котел или турбина, это приведет к отключению всей установки. Блочные схемы очень экономичны, так как длина трубопроводов сокращается. По этой схеме часто строятся все мощные ГРЭС и ТЭЦ.

1 – магистраль питательной воды, 2 – регулирующий питательный клапан, 3 – паровой котел, 4, 19 – главная паровая и встроенная задвижки, 5 – коллектор перегретого пара, 6 – турбина, 7 – генератор, 8 – конденсатор, 9, 10 – цилиндры высокого и среднего давления, 11, 13 – конденсатные насосы I и II ступеней, 12 – блочная обессоливающая установка, 14, 18 – подогреватели низкого и высокого давления, 15 – деаэратор, 16, 17 – бустерный и питательный насосы, 20 – промежуточный пароперегреватель.

Тепловые электростанции с поперечными связями. Разница между этими тепловыми электростанциями заключается в том, что котлы могут подавать пар абсолютно в любой коллектор. Они оснащены переключающими клапанами для предотвращения несчастных случаев и повышения надежности станции. По схеме с поперечными соединениями строится КЭС без промежуточного перегрева.

Классификация ТЭС по начальным параметрам

В соответствии с начальным уровнем давления тепловые электростанции делятся на:

докритического давления – до 22,1 МПа.
- низкого – 3,4 МПа
- среднего – 8,8 МПа
- высокого – 12,8 МПа
сверхкритического давления – свыше 23,5 МПа.
суперсверхкритического давления – 30 МПа, с температурой пара 600 – 620 °С.

Виды тепловых электростанций

Стандартная тепловая электростанция представляет собой целый комплекс, включающий в себя различные устройства и оборудование, преобразующие топливную энергию в электричество и тепло.

Подобные установки отличаются параметрами и техническими характеристиками, по которым и выполняется их классификация:

В соответствии с видами и назначением поставляемой электроэнергии, тепловые станции могут быть районными и промышленными. Районные установки известны как ГРЭС или КЭС и предназначены для обслуживания всех потребителей региона. Электростанции, вырабатывающие тепло, называются ТЭЦ. Мощность районных станций превышает 1 млн. кВт. Промышленные электростанции предназначены для электро- и теплоснабжения конкретных предприятий и производственных комплексов. Их мощность значительно меньше, чем у ГРЭС и устанавливается в соответствии с потребностями того или иного объекта.
Все типы тепловых электростанций работают на различных источниках энергии. Прежде всего, это обычные органические ресурсы, используемые большинством ТЭС и продукты нефтепереработки. Наибольшее распространение получили уголь, природный газ, мазут. Наиболее прогрессивные установки работают на ядерном топливе и называются атомными электростанциями – АЭС.
Силовые установки, преобразующие энергию тепла в электричество, бывают паротурбинными, газотурбинными и смешанной парогазовой конструкции.
Технологическая схема паропроводов ТЭС может быть разной. В блочных конструкциях тепловые электрические станции используют одинаковые энергетические установки или энергоблоки. В них пар от котла подается лишь к собственной турбине и после конденсации он вновь возвращается в свой котел. По данной схеме построено большинство ГРЭС (КЭС) и ТЭЦ. Другой вариант предполагает использование поперечных связей, когда пар от котлов подается к общему коллектору – паропроводу, обеспечивающему работу всей паровых турбин станции.
По параметрам начального давления ТЭС могут быть с критическим и сверхкритическим давлением. В первом случае российские стандарты для ТЭС-ТЭЦ составляют 8,8-12,8 Мпа или 90-130 атмосфер. Второй вариант имеет более высокие параметры, составляющие 23,5 Мпа или 240 атмосфер. В таких конструкциях используется промежуточный перегрев и блочная схема.

Когда появилась первая тепловая электростанция

Энергию пара начали использовать уже давно. Одни паровозы и паровые котлы чего стоили. Кстати, в паровозах именно пар является основным элементом. По сути, это просто большая кастрюля, в которой кипит вода и вырабатывает пар для работы поршневого механизма.

Пар можно создать и дома, но на ТЭЦ он в тысячи раз мощнее.

Первая в мире тепловая электростанция была построена в 1882 году в Нью-Йорке. Место для нее нашли на Перл-Стрит (Манхэттен). Спустя год появилась первая в России подобная станция. Она была построена в Санкт-Петербурге.

Раз вы дочитали до этого места, то статья показалась вам интересной. Еще больше хороших статей вы сможете найти в нашем Telegram-канале.

С тех пор они росли, как грибы после дождя. При относительной простоте и экономичности такие сооружения вырабатывают много энергии. Пусть она не так экологична, как солнечная или ветровая, но именно ТЭЦ будут существовать до тех пор, пока не сгорит последняя тонна угля. Надеюсь, к этому времени уже появятся достойные альтернативы, но пока их не так много.

Опасно ли жить у ТЭЦ?

При сжигании мазута выделяются сернистый и серный ангидриды, оксиды азота, соединения ванадия, солей натрия. Угольные станции выбрасывают в атмосферу микроэлементы и радионуклиды с частицами недогоревшего топлива. В саже некоторых видах топлива имеется мышьяк, свободный диоксид кремния, свободный оксид кальция.

Техногенными источниками горения полиароматические углеводороды (ПАУ) являются нефть и нефтепродукты, а также уголь и при их сжигании отмечаются значительные концентрации ПАУ, которые обладают канцерогенным и мутагенным эффектом.

Меньший вред для организма несет в себе станция, которая работает на природном газе. Это относительно чистое топливо, но в атмосферу всё равно выбрасывается оксид азота и серы. Однако вблизи электростанций не отмечается превышений установленных экологических нормативов.

Отдельно можно сказать о котельных, которые могут принести больший вред, ввиду того, что у них могут быть не установлены фильтры очистки. А также об АЭС, которые не загрязняют окружающую среду продуктами сгорания топлива, но, как известно, несут в себе другую серьезную опасность.