Podstawowe zasady działania TPP

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Co to jest elektrociepłownia i jakie są zasady działania elektrociepłowni? Ogólna definicja takich obiektów brzmi w przybliżeniu następująco - są to elektrownie zajmujące się przetwarzaniem energii naturalnej na energię elektryczną. Do tych celów wykorzystywane są również paliwa naturalne.

Zasada działania elektrociepłowni. Krótki opis

Do tej pory najczęściej stosowane są elektrownie cieplne. W takich obiektach spalane są paliwa kopalne, co uwalnia energię cieplną. Zadaniem TPP jest wykorzystanie tej energii do pozyskania energii elektrycznej.

Zasadą działania TPP jest wytwarzanie nie tylko energii elektrycznej, ale także produkcja energii cieplnej, która jest również dostarczana do odbiorców w postaci np. gorącej wody. Ponadto te obiekty energetyczne wytwarzają około 76% całej energii elektrycznej. Tak szeroka dystrybucja wynika z faktu, że dostępność paliwa organicznego do obsługi stacji jest dość duża. Drugim powodem było to, że transport paliwa z miejsca jego produkcji do samej stacji jest dość prosty izałożona działalność. Zasada działania TPP została zaprojektowana w taki sposób, aby możliwe było wykorzystanie ciepła odpadowego płynu roboczego do wtórnego dostarczenia do jego odbiorcy.

Rozdzielenie stacji według typu

Warto zauważyć, że stacje cieplne można podzielić na typy w zależności od rodzaju wytwarzanej energii. Jeżeli zasada działania elektrociepłowni dotyczy tylko wytwarzania energii elektrycznej (czyli energii cieplnej nie jest dostarczana do odbiorcy), to nazywa się ją elektrownią kondensacyjną (CPP).

Obiekty przeznaczone do produkcji energii elektrycznej, do wypuszczania pary, a także dostarczania gorącej wody do odbiorcy, zamiast turbin kondensacyjnych mają turbiny parowe. Również w takich elementach stacji znajduje się odciąg pośredni pary lub urządzenie przeciwciśnieniowe. Główną zaletą i zasadą działania tego typu elektrociepłowni (CHP) jest to, że para odlotowa jest również wykorzystywana jako źródło ciepła i dostarczana do odbiorców. W ten sposób można zmniejszyć straty ciepła i ilość wody chłodzącej.

Podstawowe zasady działania TPP

Zanim przejdziemy do rozważenia samej zasady działania, konieczne jest zrozumienie, o jakiej stacji mówimy. Standardowe rozmieszczenie takich obiektów obejmuje taki system jak dogrzewanie pary. Jest to konieczne, ponieważ sprawność cieplna obwodu z przegrzaniem pośrednim będzie wyższa niż w układzie, w którym go nie ma. W prostych słowach zasada działania elektrociepłowni przy takim schemacie będzie znacznie wydajniejsza z tym samymwstępne i końcowe parametry zadane niż bez niego. Z tego wszystkiego możemy wywnioskować, że podstawą działania stacji są paliwa kopalne i ogrzane powietrze.

Schemat pracy

Zasada działania TPP jest skonstruowana w następujący sposób. Materiał opałowy, a także utleniacz, którego rolę najczęściej pełni ogrzane powietrze, podawane są do paleniska kotła w ciągłym strumieniu. Substancje takie jak węgiel, ropa naftowa, olej opałowy, gaz, łupek, torf mogą pełnić rolę paliwa. Jeśli mówimy o najpopularniejszym paliwie w Federacji Rosyjskiej, to jest to pył węglowy. Ponadto zasada działania elektrociepłowni jest skonstruowana w taki sposób, że ciepło powstające w wyniku spalania paliwa ogrzewa wodę w kotle parowym. W wyniku ogrzewania ciecz zamienia się w parę nasyconą, która poprzez wylot pary dostaje się do turbiny parowej. Głównym celem tego urządzenia na stacji jest zamiana energii napływającej pary na energię mechaniczną.

Wszystkie ruchome elementy turbiny są ściśle związane z wałem, dzięki czemu obracają się jako jeden mechanizm. Aby wprawić wał w ruch, turbina parowa przekazuje energię kinetyczną pary do wirnika.

Obsługa mechaniczna stacji

Urządzenie i zasada działania TPP w części mechanicznej związane jest z pracą wirnika. Para pochodząca z turbiny ma bardzo wysokie ciśnienie i temperaturę. To tworzy wysoką energię wewnętrzną.para, która płynie z kotła do dysz turbiny. Na łopatki turbiny działają strumienie pary, przechodzące przez dyszę w ciągłym strumieniu, z dużą prędkością, często nawet większą niż prędkość dźwięku. Elementy te są sztywno przymocowane do dysku, który z kolei jest ściśle połączony z wałem. W tym momencie energia mechaniczna pary jest przekształcana w energię mechaniczną turbin wirnikowych. Mówiąc dokładniej o zasadzie działania elektrociepłowni, efekt mechaniczny oddziałuje na wirnik turbogeneratora. Wynika to z faktu, że wał konwencjonalnego wirnika i generatora są ze sobą ściśle połączone. Do tego dochodzi dość dobrze znany, prosty i zrozumiały proces przekształcania energii mechanicznej w energię elektryczną w urządzeniu takim jak generator.

Ruch pary za rotorem

Gdy para wodna przechodzi przez turbinę, jej ciśnienie i temperatura znacznie spadają i dostaje się do kolejnej części stacji - skraplacza. Wewnątrz tego elementu następuje odwrotna przemiana pary w ciecz. Aby zrealizować to zadanie, wewnątrz skraplacza znajduje się woda chłodząca, która dostaje się tam rurami przechodzącymi przez ściany urządzenia. Po tym, jak para zamieni się z powrotem w wodę, jest wypompowywana przez pompę kondensatu i trafia do następnej komory - odgazowywacza. Należy również zauważyć, że pompowana woda przepływa przez grzałki regeneracyjne.

Głównym zadaniem odgazowywacza jest usuwanie gazów z dopływającej wody. Równolegle z operacją czyszczenia ciecz jest również podgrzewana w taki sam sposób jakw podgrzewaczach regeneracyjnych. W tym celu wykorzystywane jest ciepło pary, która jest pobierana z tego, co następuje do turbiny. Głównym celem operacji odpowietrzania jest obniżenie zawartości tlenu i dwutlenku węgla w cieczy do akceptowalnych wartości. Pomaga to zmniejszyć szybkość korozji na ścieżkach dostarczających wodę i parę.

Stacje na węglu

Istnieje duża zależność zasady działania elektrociepłowni od rodzaju stosowanego paliwa. Z technologicznego punktu widzenia najtrudniejszą do wdrożenia substancją jest węgiel. Mimo to surowce są głównym źródłem żywienia w tego typu obiektach, które stanowią około 30% całkowitego udziału stacji. Ponadto planowane jest zwiększenie liczby takich obiektów. Warto również zauważyć, że liczba przedziałów funkcjonalnych wymaganych do działania stacji jest znacznie większa niż w innych typach.

Jak działają elektrownie cieplne opalane węglem

Aby stacja działała nieprzerwanie, po torach kolejowych stale doprowadzany jest węgiel, który jest rozładowywany za pomocą specjalnych urządzeń rozładunkowych. Do tego dochodzą elementy takie jak przenośniki taśmowe, którymi rozładowywany węgiel podawany jest do magazynu. Następnie paliwo trafia do kruszarni. W razie potrzeby istnieje możliwość pominięcia procesu dostarczania węgla do magazynu i przekazania go bezpośrednio do kruszarek z urządzeń rozładunkowych. Po przejściu tego etapu rozdrobniony surowiec trafia do bunkra na węgiel surowy. Kolejnym krokiem jest dostarczenie materiału poprzezpodajniki do młynów pyłu węglowego. Dalej do bunkra miału węglowego podawany jest pył węglowy pneumatycznym sposobem transportu. Przechodząc tą drogą substancja omija takie elementy jak separator i cyklon, a z bunkra już wchodzi przez podajniki bezpośrednio do palników. Powietrze przechodzące przez cyklon jest zasysane przez wentylator młyna, a następnie podawane do komory spalania kotła.

Ponadto ruch gazu wygląda tak. Utworzona w komorze spalania materia lotna przechodzi sekwencyjnie przez urządzenia takie jak kanały gazowe kotłowni, a następnie w przypadku zastosowania systemu dogrzewania gaz podawany jest do przegrzewacza pierwotnego i wtórnego. W tym przedziale, podobnie jak w ekonomizerze wody, gaz oddaje ciepło, aby ogrzać płyn roboczy. Następnie montowany jest element zwany przegrzewaczem powietrza. Tutaj energia cieplna gazu jest wykorzystywana do ogrzewania napływającego powietrza. Po przejściu przez wszystkie te elementy substancja lotna przechodzi do popielnika, gdzie jest oczyszczana z popiołu. Pompy dymowe następnie wyciągają gaz i uwalniają go do atmosfery za pomocą rury gazowej.

TPP i NPP

Często pojawia się pytanie, co jest wspólne między elektrowniami cieplnymi i jądrowymi oraz czy istnieje podobieństwo zasad działania elektrowni cieplnych i jądrowych.

Jeśli mówimy o ich podobieństwach, to jest ich kilka. Po pierwsze, oba zbudowane są w taki sposób, że do swojej pracy wykorzystują naturalny surowiec, jakim jest skamielina i wykopaliska. Oprócz,można zauważyć, że oba obiekty mają na celu generowanie nie tylko energii elektrycznej, ale także energii cieplnej. Podobieństwa w zasadach działania polegają również na tym, że w elektrociepłowniach i elektrowniach jądrowych zaangażowane są turbiny i wytwornice pary. Oto tylko niektóre z różnic. Należy do nich fakt, że np. koszt budowy i energii elektrycznej pozyskiwanej z elektrociepłowni jest znacznie niższy niż z elektrowni jądrowych. Ale z drugiej strony elektrownie jądrowe nie zanieczyszczają atmosfery, o ile odpady są odpowiednio utylizowane i nie ma wypadków. Natomiast elektrownie cieplne, ze względu na swoją zasadę działania, stale emitują do atmosfery szkodliwe substancje.

Tu leży główna różnica w działaniu elektrowni jądrowych i elektrociepłowni. Jeżeli w obiektach cieplnych energia cieplna ze spalania paliw jest najczęściej przenoszona do wody lub zamieniana w parę, to w elektrowniach jądrowych energia jest pobierana z rozszczepienia atomów uranu. Powstała energia rozchodzi się, aby ogrzać różne substancje, a woda jest tutaj używana dość rzadko. Ponadto wszystkie substancje znajdują się w zamkniętych, zamkniętych obwodach.

Doprowadzenie ciepła

W niektórych TPP ich schematy mogą przewidywać taki system, który ogrzewa samą elektrownię, a także sąsiednią wioskę, jeśli taka istnieje. Do nagrzewnic sieciowych tego bloku pobierana jest para z turbiny, istnieje również specjalna linia do odprowadzania kondensatu. Woda jest dostarczana i odprowadzana przez specjalny system rurociągów. Wytworzona w ten sposób energia elektryczna jest kierowana z generatora elektrycznego i przekazywana do odbiorcy,przechodząc przez transformatory podwyższające napięcie.

Główne wyposażenie

Jeśli mówimy o głównych elementach eksploatowanych w elektrociepłowniach, to są to kotłownie, a także instalacje turbinowe połączone z prądnicą i skraplaczem. Główna różnica między wyposażeniem głównym a wyposażeniem dodatkowym polega na tym, że posiada standardowe parametry w zakresie mocy, wydajności, parametrów pary, a także natężenia napięcia i prądu itp. Można również zauważyć, że rodzaj i ilość podstawowych elementy dobierane są w zależności od tego, ile mocy trzeba uzyskać z jednego TPP, a także od trybu jego działania. Animacja zasady działania elektrociepłowni może pomóc w dokładniejszym zrozumieniu tego zagadnienia.