Základné princípy fungovania TPP

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Čo je tepelná elektráreň a aké sú princípy fungovania tepelnej elektrárne? Všeobecná definícia takýchto objektov znie približne takto - ide o elektrárne, ktoré sa zaoberajú spracovaním prírodnej energie na elektrickú energiu. Na tieto účely sa používajú aj prírodné palivá.

Princíp fungovania tepelných elektrární. Krátky popis

V súčasnosti sú najpoužívanejšie tepelné elektrárne. V takýchto zariadeniach sa spaľujú fosílne palivá, čím sa uvoľňuje tepelná energia. Úlohou TPP je využiť túto energiu na získanie elektriny.

Princípom fungovania TPP je výroba nielen elektrickej energie, ale aj výroba tepelnej energie, ktorá je dodávaná spotrebiteľom napríklad aj vo forme teplej vody. Okrem toho tieto energetické zariadenia vyrábajú približne 76 % všetkej elektriny. Takáto široká distribúcia je spôsobená skutočnosťou, že dostupnosť organického paliva pre prevádzku stanice je pomerne veľká. Druhým dôvodom bolo, že preprava paliva z miesta jeho výroby na samotnú stanicu je pomerne jednoduchá azavedená prevádzka. Princíp činnosti TPP je navrhnutý tak, aby bolo možné využiť odpadové teplo pracovnej tekutiny na sekundárny výdaj k jej spotrebiteľovi.

Rozdelenie staníc podľa typu

Za zmienku stojí, že tepelné stanice možno rozdeliť do typov podľa toho, aký druh energie vyrábajú. Ak je princíp fungovania tepelnej elektrárne len vo výrobe elektrickej energie (teda tepelná energia nie je dodávaná spotrebiteľovi), potom sa nazýva kondenzačná elektráreň (CPP).

Zariadenia určené na výrobu elektrickej energie, na výdaj pary, ako aj dodávku horúcej vody spotrebiteľovi majú namiesto kondenzačných turbín parné turbíny. Aj v takýchto prvkoch stanice je medziodvod pary alebo protitlakové zariadenie. Hlavnou výhodou a princípom fungovania tohto typu tepelnej elektrárne (CHP) je, že odpadová para sa využíva aj ako zdroj tepla a dodáva sa spotrebiteľom. Týmto spôsobom možno znížiť tepelné straty a množstvo chladiacej vody.

Základné princípy fungovania TPP

Predtým, ako pristúpime k úvahám o samotnom princípe fungovania, je potrebné pochopiť, o akej stanici hovoríme. Štandardné usporiadanie takýchto zariadení zahŕňa taký systém, ako je ohrievanie pary. Je to nevyhnutné, pretože tepelná účinnosť okruhu s prechodným prehriatím bude vyššia ako v systéme, kde chýba. Jednoducho povedané, princíp fungovania tepelnej elektrárne s takouto schémou bude oveľa efektívnejšípočiatočné a konečné prednastavené parametre ako bez neho. Z toho všetkého môžeme usúdiť, že základom fungovania stanice sú fosílne palivá a ohriaty vzduch.

Schéma práce

Princíp fungovania TPP je konštruovaný nasledovne. Palivový materiál, ako aj oxidačné činidlo, ktorého úlohu najčastejšie preberá ohriaty vzduch, sa privádzajú do kotla v kontinuálnom prúde. Ako palivo môžu pôsobiť látky ako uhlie, ropa, vykurovací olej, plyn, bridlica, rašelina. Ak hovoríme o najbežnejšom palive v Ruskej federácii, potom je to uhoľný prach. Ďalej je princíp činnosti tepelnej elektrárne konštruovaný tak, že teplom, ktoré vzniká spaľovaním paliva, sa ohrieva voda v parnom kotli. V dôsledku ohrevu sa kvapalina premení na nasýtenú paru, ktorá cez výstup pary vstupuje do parnej turbíny. Hlavným účelom tohto zariadenia na stanici je premieňať energiu prichádzajúcej pary na mechanickú energiu.

Všetky prvky turbíny schopné pohybu sú úzko spojené s hriadeľom, v dôsledku čoho sa otáčajú ako jeden mechanizmus. Aby sa hriadeľ otáčal, parná turbína prenáša kinetickú energiu pary do rotora.

Mechanická prevádzka stanice

Zariadenie a princíp činnosti TPP v jeho mechanickej časti je spojený s chodom rotora. Para, ktorá vychádza z turbíny, má veľmi vysoký tlak a teplotu. To vytvára vysokú vnútornú energiu.para, ktorá prichádza z kotla do trysiek turbíny. Na lopatky turbíny pôsobia prúdy pary, prechádzajúce dýzou v nepretržitom prúde vysokou rýchlosťou, ktorá je často dokonca vyššia ako rýchlosť zvuku. Tieto prvky sú pevne pripevnené k disku, ktorý je zase tesne spojený s hriadeľom. V tomto okamihu sa mechanická energia pary premieňa na mechanickú energiu rotorových turbín. Presnejšie povedané o princípe činnosti tepelnej elektrárne, mechanický účinok ovplyvňuje rotor turbogenerátora. Je to spôsobené tým, že hriadeľ bežného rotora a generátora sú úzko spojené. A potom je tu pomerne známy, jednoduchý a zrozumiteľný proces premeny mechanickej energie na elektrickú energiu v zariadení, akým je generátor.

Pohyb pary za rotorom

Po prechode vodnej pary turbínou výrazne poklesne jej tlak a teplota a dostane sa do ďalšej časti stanice - do kondenzátora. Vo vnútri tohto prvku dochádza k spätnej premene pár na kvapalinu. Na splnenie tejto úlohy je vo vnútri kondenzátora chladiaca voda, ktorá tam vstupuje potrubím prechádzajúcim stenami zariadenia. Po premene pary späť na vodu sa táto odčerpá čerpadlom kondenzátu a dostane sa do ďalšieho oddelenia - odvzdušňovača. Je tiež dôležité poznamenať, že čerpaná voda prechádza cez regeneračné ohrievače.

Hlavnou úlohou odvzdušňovača je odstraňovať plyny z prichádzajúcej vody. Súčasne s čistením sa kvapalina tiež zahrieva rovnakým spôsobom akov regeneračných ohrievačoch. Na tento účel sa využíva teplo pary, ktoré sa odoberá z toho, čo nasleduje do turbíny. Hlavným účelom odvzdušňovacej operácie je zníženie obsahu kyslíka a oxidu uhličitého v kvapaline na prijateľné hodnoty. Pomáha to znížiť rýchlosť korózie na cestách, ktoré privádzajú vodu a paru.

Uhoľné stanice

Princíp činnosti tepelných elektrární je vo veľkej miere závislý od druhu používaného paliva. Z technologického hľadiska je najťažšie realizovateľnou látkou uhlie. Napriek tomu sú suroviny hlavným zdrojom výživy v takýchto zariadeniach, ktoré tvoria približne 30 % z celkového podielu staníc. Okrem toho sa plánuje zvýšiť počet takýchto objektov. Za zmienku tiež stojí, že počet funkčných oddelení potrebných na prevádzku stanice je oveľa väčší ako u iných typov.

Ako fungujú tepelné elektrárne spaľujúce uhlie

Aby stanica fungovala nepretržite, po koľajniciach sa neustále priváža uhlie, ktoré sa vykladá pomocou špeciálnych vykladacích zariadení. Ďalej sú to prvky ako dopravníkové pásy, cez ktoré sa vyložené uhlie privádza do skladu. Ďalej palivo vstupuje do drviaceho zariadenia. V prípade potreby je možné obísť proces dodávania uhlia do skladu a previesť ho priamo do drvičov z vykladacích zariadení. Po prechode týmto stupňom sa drvená surovina dostáva do zásobníka surového uhlia. Ďalším krokom je dodávka materiálu cezpodávače pre mlyny na práškové uhlie. Ďalej sa uhoľný prach pomocou pneumatického spôsobu dopravy privádza do zásobníka uhoľného prachu. Prechádzajúc touto cestou látka obchádza také prvky, ako je separátor a cyklón, a z bunkra už vstupuje cez podávače priamo do horákov. Vzduch prechádzajúci cyklónom je nasávaný ventilátorom mlyna, potom je privádzaný do spaľovacej komory kotla.

Pohyb plynu vyzerá ďalej takto. Prchavé látky vytvorené v spaľovacej komore postupne prechádzajú cez zariadenia, ako sú plynové kanály kotolne, a potom, ak sa použije systém opätovného ohrevu, plyn sa dodáva do primárneho a sekundárneho prehrievača. V tomto oddelení, ako aj v ekonomizéri vody, plyn odovzdáva svoje teplo na ohrev pracovnej tekutiny. Ďalej je nainštalovaný prvok nazývaný prehrievač vzduchu. Tu sa tepelná energia plynu využíva na ohrev privádzaného vzduchu. Po prechode všetkými týmito prvkami prchavá látka prechádza do lapača popola, kde sa čistí od popola. Dymové čerpadlá potom nasávajú plyn von a uvoľňujú ho do atmosféry pomocou plynového potrubia.

TPP a NPP

Pomerne často vyvstáva otázka, čo je spoločné medzi tepelnými a jadrovými elektrárňami a či existuje podobnosť v princípoch fungovania tepelných elektrární a jadrových elektrární.

Ak hovoríme o ich podobnosti, tak ich je niekoľko. Po prvé, obe sú postavené tak, že na svoju prácu využívajú prírodný zdroj, ktorým je fosília a vykopávka. okrem tohomožno poznamenať, že oba objekty sú zamerané na výrobu nielen elektrickej energie, ale aj tepelnej energie. Podobnosti v princípoch fungovania spočívajú aj v tom, že tepelné elektrárne a jadrové elektrárne majú do procesu zapojené turbíny a parogenerátory. Nasledujúce sú len niektoré z rozdielov. Medzi ne patrí aj skutočnosť, že napríklad náklady na výstavbu a elektrinu získanú z tepelných elektrární sú oveľa nižšie ako z jadrových elektrární. Ale na druhej strane jadrové elektrárne neznečisťujú ovzdušie, pokiaľ je odpad správne zneškodnený a nedochádza k nehodám. Zatiaľ čo tepelné elektrárne vďaka svojmu princípu činnosti neustále vypúšťajú do ovzdušia škodlivé látky.

Tu je hlavný rozdiel v prevádzke jadrových elektrární a tepelných elektrární. Ak sa v tepelných zariadeniach tepelná energia zo spaľovania paliva najčastejšie prenáša na vodu alebo sa mení na paru, tak v jadrových elektrárňach sa energia odoberá zo štiepenia atómov uránu. Výsledná energia sa rozchádza na ohrev rôznych látok a voda sa tu používa pomerne zriedka. Okrem toho sú všetky látky v uzavretých uzavretých okruhoch.

Zásobovanie teplom

Na niektorých TPP môžu ich schémy zabezpečiť taký systém, ktorý vykuruje samotnú elektráreň, ako aj priľahlú dedinu, ak existuje. Do sieťových ohrievačov tohto agregátu sa odoberá para z turbíny a je tu aj špeciálne vedenie na odvod kondenzátu. Voda sa dodáva a odvádza cez špeciálny potrubný systém. Elektrická energia, ktorá sa týmto spôsobom vytvorí, sa odvádza z elektrického generátora a prenáša sa k spotrebiteľovi,prechádzajúce cez stupňovité transformátory.

Hlavné vybavenie

Ak hovoríme o hlavných prvkoch prevádzkovaných v tepelných elektrárňach, tak sú to kotolne, ako aj turbínové inštalácie spárované s elektrickým generátorom a kondenzátorom. Hlavným rozdielom medzi hlavným zariadením a doplnkovým zariadením je, že má štandardné parametre z hľadiska jeho výkonu, produktivity, parametrov pary, ako aj sily napätia a prúdu atď. Možno tiež poznamenať, že typ a počet základných prvky sa vyberajú v závislosti od toho, koľko energie potrebujete získať z jedného TPP, ako aj od režimu jeho prevádzky. K bližšiemu pochopeniu tejto problematiky môže pomôcť animácia princípu fungovania tepelnej elektrárne.