ՋԷԿ-երը կարող են համալրվել գոլորշու և գազային տուրբիններով, ներքին այրման շարժիչներով։ Առավել տարածված են շոգետուրբիններով ջերմային կայանները, որոնք իրենց հերթին բաժանվում են. խտացում (KES)- ամբողջ գոլորշին, որի մեջ, բացառությամբ ջեռուցման համար նախատեսված փոքր ընտրանքների կերակրել ջուրը, օգտագործվում է տուրբինը պտտելու, էլեկտրական էներգիա արտադրելու համար; ջեռուցման էլեկտրակայաններ- համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ (CHP), որոնք էլեկտրական և ջերմային էներգիա սպառողների էներգիայի աղբյուրն են և գտնվում են դրանց սպառման տարածքում.
Կոնդենսացիոն էլեկտրակայաններ
Կոնդենսացիոն էլեկտրակայանները հաճախ կոչվում են պետական շրջանային էլեկտրակայաններ (GRES): IES-ները հիմնականում տեղակայված են վառելիքի արդյունահանման տարածքների կամ ջրամբարների մոտ, որոնք օգտագործվում են տուրբիններից սպառված գոլորշու հովացման և խտացման համար:
Կոնդենսացիոն էլեկտրակայանների բնութագրական առանձնահատկությունները
- մեծ մասամբ էլեկտրական էներգիայի սպառողներից զգալի հեռավորություն կա, ինչը պահանջում է էլեկտրաէներգիա փոխանցել հիմնականում 110-750 կՎ լարման դեպքում.
- Կայանի կառուցման բլոկային սկզբունքը, որն ապահովում է զգալի տեխնիկական և տնտեսական առավելություններ, որոնք բաղկացած են շահագործման հուսալիության բարձրացման և շահագործման դյուրացման, շինարարության ծավալների կրճատման և. տեղադրման աշխատանքներ.
- Ապահովող մեխանիզմներ և կայանքներ նորմալ գործունեությունըկայանները կազմում են նրա համակարգը:
IES-ը կարող է գործել պինդ (ածուխ, տորֆ), հեղուկ (մազութ, նավթ) վառելիքի կամ գազի վրա:
Վառելիքի մատակարարումը և պինդ վառելիքի պատրաստումը բաղկացած է այն պահեստներից վառելիքի պատրաստման համակարգ տեղափոխելուց: Այս համակարգում վառելիքը բերվում է փոշիացված վիճակի՝ այն հետագայում կաթսայատան վառարանի այրիչներ ներարկելու նպատակով։ Այրման գործընթացը պահպանելու համար հատուկ օդափոխիչը օդը մղում է կրակի տուփի մեջ, որը տաքացվում է արտանետվող գազերով, որոնք ծխի արտանետիչով ներծծվում են կրակի տուփից:
Հեղուկ վառելիքը այրիչներին մատակարարվում է անմիջապես պահեստից տաքացվող տեսքով հատուկ պոմպերով:
Գազի վառելիքի պատրաստումը հիմնականում բաղկացած է այրումից առաջ գազի ճնշման կարգավորումից։ Հանքավայրից կամ պահեստարանից գազը գազատարով տեղափոխվում է կայանի գազաբաշխման կետ (ՀՆԱ): Գազի բաշխումը և դրա պարամետրերի կարգավորումը կատարվում են հիդրավլիկ ճեղքման վայրում:
Գործընթացներ գոլորշու-ջուր շղթայում
Հիմնական գոլորշու-ջրի միացումն իրականացնում է հետևյալ գործընթացները.
- Հրդեհային տուփում վառելիքի այրումը ուղեկցվում է ջերմության արտանետմամբ, որը տաքացնում է կաթսայի խողովակներում հոսող ջուրը։
- Ջուրը վերածվում է գոլորշու 13...25 ՄՊա ճնշմամբ 540..560 °C ջերմաստիճանում։
- Կաթսայում արտադրվող գոլորշին մատակարարվում է տուրբինին, որտեղ այն կատարում է մեխանիկական աշխատանք՝ պտտում է տուրբինի լիսեռը։ Արդյունքում, գեներատորի ռոտորը, որը գտնվում է տուրբինի հետ ընդհանուր լիսեռի վրա, նույնպես պտտվում է:
- Տուրբինում 0,003...0,005 ՄՊա ճնշմամբ 120...140°C ջերմաստիճանում սպառված գոլորշին մտնում է կոնդենսատոր, որտեղ վերածվում է ջրի, որը մղվում է դեզերատոր։
- Օդազերծիչում լուծարված գազերը հանվում են, և հիմնականում թթվածինը, որը վտանգավոր է իր քայքայիչ ակտիվության պատճառով. . Սառեցված ջուրը, որն ունի կոնդենսատորի ելքի 25...36 °C-ից ոչ ավելի ջերմաստիճան, թափվում է ջրամատակարարման համակարգ։
ՋԷԿ-ի շահագործման մասին հետաքրքիր տեսանյութը կարող եք դիտել ստորև.
Գոլորշի կորուստները փոխհատուցելու համար կոսմետիկ ջուրը, որը նախկինում ենթարկվել է քիմիական մաքրման, մատակարարվում է հիմնական գոլորշու ջրի համակարգին պոմպի միջոցով:
Հարկ է նշել, որ համար նորմալ շահագործումգոլորշու ջրային կայանքներ, հատկապես ավելի կրիտիկական պարամետրերգոլորշու, կաթսային մատակարարվող ջրի որակը կարևոր է, ուստի տուրբինային կոնդենսատն անցնում է աղազերծող ֆիլտրերի համակարգով: Ջրի մաքրման համակարգը նախատեսված է դիմահարդարման և ջրի խտացման և դրանից լուծված գազերը հեռացնելու համար:
Կայարաններում, օգտագործելով կոշտ վառելիք, խարամի և մոխրի տեսքով այրման արտադրանքը կաթսայատան վառարանից հանվում է հատուկ պոմպերով հագեցած խարամի և մոխրի հեռացման հատուկ համակարգով։
Գազի և մազութի այրման ժամանակ նման համակարգ չի պահանջվում։
IES-ում էներգիայի զգալի կորուստներ կան: Ջերմային կորուստները հատկապես մեծ են կոնդենսատորում (վառարանում թողարկվող ջերմության ընդհանուր քանակի մինչև 40..50%), ինչպես նաև արտանետվող գազերի դեպքում (մինչև 10%)։ Գործակից օգտակար գործողությունԺամանակակից CES-ը բարձր գոլորշու ճնշման և ջերմաստիճանի պարամետրերով հասնում է 42%-ի:
IES-ի էլեկտրական մասը ներկայացնում է հիմնական էլեկտրական սարքավորումների (գեներատորներ, ) և օժանդակ կարիքների համար նախատեսված էլեկտրական սարքավորումների մի շարք, ներառյալ ավտոբուսները, անջատիչները և այլ սարքավորումներ՝ դրանց միջև կատարված բոլոր միացումներով:
Կայանի գեներատորները միացված են բլոկների՝ բարձրացող տրանսֆորմատորներով, առանց դրանց միջև որևէ սարքի:
Այս առումով, IES-ում գեներատորի լարման անջատիչ սարք չի կառուցվում:
110-750 կՎ լարման անջատիչները, կախված միացումների քանակից, լարումից, փոխանցվող հզորությունից և հուսալիության պահանջվող մակարդակից, պատրաստված են ստանդարտ սխեմաների համաձայն: էլեկտրական միացումներ. Բլոկների միջև խաչաձև միացումները տեղի են ունենում միայն ամենաբարձր մակարդակի անջատիչ սարքերում կամ էներգահամակարգում, ինչպես նաև վառելիքի, ջրի և գոլորշու համար:
Այս առումով յուրաքանչյուր էներգաբլոկ կարելի է դիտարկել որպես առանձին ինքնավար կայան։
Կայանի սեփական կարիքների համար էլեկտրաէներգիա ապահովելու համար յուրաքանչյուր բլոկի գեներատորներից ծորակներ են պատրաստում։ Հզոր էլեկտրական շարժիչներ (200 կՎտ և ավելի) սնուցելու համար օգտագործվում է գեներատորի լարումը, ավելի ցածր հզորության շարժիչները և լուսավորման կայանքներ- 380/220 V համակարգ: Էլեկտրական դիագրամներկայանի սեփական կարիքները կարող են տարբեր լինել:
Մի բան էլ հետաքրքիր տեսանյութՋԷԿ-ի ներսից աշխատանքի մասին.
Համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ
Համակցված ջերմաէլեկտրակայանները, հանդիսանալով էլեկտրական և ջերմային էներգիայի համակցված արտադրության աղբյուրներ, ունեն զգալիորեն ավելի մեծ CES (մինչև 75%): Սա բացատրվում է սրանով. տուրբիններում սպառված գոլորշու այդ մասն օգտագործվում է արդյունաբերական արտադրության (տեխնոլոգիայի), ջեռուցման և տաք ջրամատակարարման կարիքների համար։
Այս գոլորշին կա՛մ ուղղակիորեն մատակարարվում է արդյունաբերական և կենցաղային կարիքների համար, կա՛մ մասամբ օգտագործվում է հատուկ կաթսաներում (ջեռուցիչներ) ջուրը տաքացնելու համար, որտեղից ջուրը ջեռուցման ցանցով ուղարկվում է ջերմային էներգիա սպառողներին:
Էներգիայի արտադրության տեխնոլոգիայի հիմնական տարբերությունը CES-ի համեմատությամբ գոլորշի-ջուր շղթայի առանձնահատկությունն է։ Տուրբինային գոլորշու միջանկյալ արդյունահանման ապահովում, ինչպես նաև էներգիայի մատակարարման եղանակով, ըստ որի դրա հիմնական մասը բաշխվում է գեներատորի լարման վրա գեներատորի անջատիչ սարքի (GRU) միջոցով։
Էներգահամակարգի այլ կայանների հետ կապն իրականացվում է բարձրացված լարման դեպքում՝ բարձրացող տրանսֆորմատորների միջոցով: Մեկ գեներատորի վերանորոգման կամ վթարային անջատման ժամանակ բացակայող հզորությունը կարող է փոխանցվել էներգահամակարգից նույն տրանսֆորմատորների միջոցով:
CHP-ի շահագործման հուսալիությունը բարձրացնելու համար տրամադրվում է ավտոբուսների հատվածավորում:
Այսպիսով, անվադողերի վթարի և հատվածներից մեկի հետագա վերանորոգման դեպքում երկրորդ հատվածը շարունակում է գործել և սպառողներին էներգիա է մատակարարում մնացած սնուցված գծերի միջոցով:
Նման սխեմաների համաձայն, արդյունաբերականները կառուցվում են մինչև 60 ՄՎտ հզորությամբ գեներատորներով, որոնք նախատեսված են 10 կմ շառավղով տեղական բեռների սնուցման համար:
Խոշոր ժամանակակիցներն օգտագործում են մինչև 250 ՄՎտ հզորությամբ գեներատորներ՝ 500-2500 ՄՎտ ընդհանուր կայանի հզորությամբ։
Սրանք կառուցված են քաղաքի սահմաններից դուրս և էլեկտրաէներգիան փոխանցվում է 35-220 կՎ լարման վրա, GRU-ն չի տրամադրվում, բոլոր գեներատորները միացված են բլոկների՝ բարձրացող տրանսֆորմատորներով։ Եթե անհրաժեշտ է էլեկտրաէներգիա մատակարարել փոքր տեղական բեռնվածքին բլոկի բեռի մոտ, ապա բլոկներից ծորակներ են տրամադրվում գեներատորի և տրանսֆորմատորի միջև: Հնարավոր են նաև համակցված կայանների սխեմաներ, որոնցում կա հիմնական անջատիչ սարք և մի քանի գեներատորներ, որոնք միացված են բլոկային դիագրամների համաձայն:
Հանածո վառելանյութերի՝ ածուխի, նավթի կամ բնական գազի մեջ թաքնված էներգիան հնարավոր չէ անմիջապես ստանալ էլեկտրաէներգիայի տեսքով: Վառելիքը սկզբում այրվում է։ Ազատված ջերմությունը տաքացնում է ջուրը և վերածում գոլորշու։ Գոլորշին պտտում է տուրբինը, իսկ տուրբինը պտտում է գեներատորի ռոտորը, որը առաջացնում է, այսինքն՝ արտադրում. էլեկտրական հոսանք.
Կոնդենսացիոն էլեկտրակայանի շահագործման սխեման.
Սլավյանսկայա ՋԷԿ. Ուկրաինա, Դոնեցկի մարզ.
Այս ամբողջ բարդ, բազմափուլ գործընթացը կարելի է դիտարկել ՋԷԿ-ում, որը հագեցած է էներգիայի մեքենաներով, որոնք օրգանական վառելիքի մեջ թաքնված էներգիան (նավթային թերթաքար, ածուխ, նավթ և դրա արտադրանք, բնական գազ) վերածում են. էլեկտրական էներգիա. ՋԷԿ-ի հիմնական մասերն են՝ կաթսայատունը, շոգետուրբինը և էլեկտրական գեներատորը։
Կաթսայատան գործարան- ճնշման տակ ջրի գոլորշի արտադրելու սարքերի հավաքածու. Այն բաղկացած է կրակարկղից, որտեղ այրվում է օրգանական վառելիք, այրման տարածություն, որի միջով այրման արտադրանքը անցնում է ծխնելույզ, և գոլորշու կաթսա, որի մեջ ջուր է եռում։ Կաթսայի այն հատվածը, որը տաքացման ժամանակ շփվում է բոցի հետ, կոչվում է ջեռուցման մակերես։
Գոյություն ունեն 3 տեսակի կաթսաներ՝ ծխախոտ, ջրատար և միանգամյա: Այրման կաթսաների ներսում կա մի շարք խողովակներ, որոնց միջոցով այրման արտադրանքը անցնում է ծխնելույզ: Բազմաթիվ ծխախողովակներ ունեն ջեռուցման հսկայական մակերես, ինչի արդյունքում լավ օգտագործում են վառելիքի էներգիան։ Այս կաթսաների ջուրը ծխի խողովակների միջև է:
Ջրատար-խողովակային կաթսաներում հակառակն է՝ խողովակների միջով ջուր է բաց թողնվում, իսկ խողովակների արանքով անցնում են տաք գազեր։ Կաթսայի հիմնական մասերն են կրակատուփը, եռացող խողովակները, գոլորշու կաթսան և գերտաքացուցիչը։ Գոլորշի առաջացման գործընթացը տեղի է ունենում եռացող խողովակներում: Դրանցում առաջացած գոլորշին մտնում է գոլորշու կաթսա, որտեղ հավաքվում է դրա վերին մասում՝ եռացող ջրից վեր։ Գոլորշի կաթսայից գոլորշին անցնում է գերտաքացուցիչի մեջ և այնտեղ ավելի է տաքացվում: Այս կաթսայի մեջ վառելիքը լցվում է դռան միջով, և վառելիքի այրման համար անհրաժեշտ օդը մատակարարվում է մեկ այլ դռնով դեպի մոխրի փոս: Տաք գազերը վեր են բարձրանում և, թեքվելով միջնապատերի շուրջը, անցնում են գծապատկերում նշված ճանապարհով (տես նկարը):
Մեկ անգամ անցնող կաթսաներում ջուրը ջեռուցվում է երկար կծիկ խողովակներում: Այդ խողովակներին ջուրը մատակարարվում է պոմպով։ Անցնելով կծիկի միջով, այն ամբողջությամբ գոլորշիանում է, և ստացված գոլորշին գերտաքացվում է մինչև պահանջվող ջերմաստիճանը և դուրս է գալիս պարույրներից։
Գոլորշու միջանկյալ գերտաքացումով աշխատող կաթսայատներ են անբաժանելի մաստեղադրումը կոչվում է էներգաբլոկ«կաթսա - տուրբին».
Հետագայում, օրինակ, Կանսկ-Աչինսկի ավազանից ածուխ օգտագործելու համար կկառուցվեն մինչև 6400 ՄՎտ հզորությամբ խոշոր ջերմային էլեկտրակայաններ՝ յուրաքանչյուրը 800 ՄՎտ հզորությամբ էներգաբլոկներով, որտեղ կաթսայատները կարտադրեն 2650 տոննա գոլորշու մեկում։ ժամ մինչև 565 °C ջերմաստիճանով և 25 ՄՊա ճնշմամբ:
Կաթսայատուն արտադրում է գոլորշի բարձր ճնշում, որը գնում է դեպի շոգետուրբին՝ ՋԷԿ-ի հիմնական շարժիչը։ Տուրբինում գոլորշին ընդարձակվում է, նրա ճնշումը նվազում է, իսկ թաքնված էներգիան վերածվում է մեխանիկական էներգիայի։ Գոլորշի տուրբինը շարժում է գեներատորի ռոտորը, որն արտադրում է էլեկտրական հոսանք։
Խոշոր քաղաքներում ամենից հաճախ կառուցում են համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ(CHP), իսկ էժան վառելիք ունեցող տարածքներում՝ կոնդենսացիոն էլեկտրակայաններ(IES):
ՋԷԿ-ը ջերմաէլեկտրակայան է, որն արտադրում է ոչ միայն էլեկտրական էներգիա, այլև ձևով ջերմություն տաք ջուրև մի զույգ. Շոգե տուրբինից դուրս եկող գոլորշին դեռ շատ ջերմային էներգիա է պարունակում։ ՋԷԿ-ում այդ ջերմությունն օգտագործվում է երկու եղանակով՝ կամ տուրբինից հետո գոլորշին ուղարկվում է սպառողին և հետ չի վերադառնում կայան, կամ ջերմափոխանակիչում ջերմությունը փոխանցում է ջրին, որն ուղարկվում է սպառողին, և գոլորշին վերադարձվում է համակարգ: Հետեւաբար, CHP-ն ունի բարձր արդյունավետություն՝ հասնելով 50-60%-ի:
Կան ջեռուցման և արդյունաբերական տիպի ՋԷԿ։ Ջեռուցման CHP կայանները տաքացնում և մատակարարում են բնակելի և հասարակական շենքերը տաք ջուր, արդյունաբերական - արտադրական ձեռնարկություններին ջերմամատակարարում. Ջերմային էլեկտրակայաններից գոլորշին փոխանցվում է մինչև մի քանի կիլոմետր հեռավորության վրա, իսկ տաք ջուրը փոխանցվում է մինչև 30 կիլոմետր և ավելի հեռավորության վրա: Արդյունքում՝ խոշոր քաղաքների մոտ ջերմակայաններ են կառուցվում։
Ջերմային էներգիայի հսկայական քանակություն է օգտագործվում մեր բնակարանների, դպրոցների և հաստատությունների կենտրոնացված ջեռուցման կամ կենտրոնացված ջեռուցման համար: Մինչև Հոկտեմբերյան հեղափոխությունը տների կենտրոնացված ջեռուցում չկար։ Տները ջեռուցվում էին վառարաններով, որոնք այրում էին շատ փայտ և ածուխ։ Մեր երկրում թաղային ջեռուցումն սկսվել է խորհրդային իշխանության առաջին տարիներին, երբ ԳՈԵԼՐՈ-ի պլանի համաձայն (1920 թ.) սկսվեց խոշոր ջերմաէլեկտրակայանների կառուցումը։ ՋԷԿ-երի ընդհանուր հզորությունը 1980-ականների սկզբին. գերազանցել է 50 մլն կՎտ.
Սակայն ՋԷԿ-երի արտադրած էլեկտրաէներգիայի հիմնական մասնաբաժինը ստացվում է կոնդենսացիոն էլեկտրակայաններից (CPS): Մեզ մոտ դրանք ավելի հաճախ կոչվում են պետական թաղամասային էլեկտրակայաններ (ՊՏՀ): Ի տարբերություն ջերմաէլեկտրակայանների, որտեղ տուրբինում սպառված գոլորշու ջերմությունն օգտագործվում է բնակելի և արդյունաբերական շենքերը տաքացնելու համար, CPP-ներում, շարժիչներում (շոգեշարժիչներ, տուրբիններ) սպառված գոլորշին կոնդենսատորների միջոցով վերածվում է ջրի (կոնդենսատի), որը հետ է ուղարկվում։ վերօգտագործման համար կաթսաներին: CPP-ները կառուցվում են անմիջապես ջրամատակարարման աղբյուրների մոտ՝ լճեր, գետեր, ծովեր: Հովացման ջրով էլեկտրակայանից հեռացվող ջերմությունն անդառնալիորեն կորչում է։ IES-ի արդյունավետությունը չի գերազանցում 35–42%-ը։
Նուրբ մանրացված քարածուխով վագոնները օր ու գիշեր բարձր անցում են հասցվում խիստ գրաֆիկով։ Հատուկ բեռնաթափող սարքը թեքում է վագոնները, և վառելիքը լցվում է բունկերի մեջ: Ջրաղացներն այն զգուշորեն մանրացնում են վառելիքի փոշու մեջ, և այն օդի հետ միասին թռչում է գոլորշու կաթսայի վառարանը։ Բոցերը ամուր ծածկում են խողովակների կապոցները, որոնց մեջ ջուրը եռում է։ Ջրի գոլորշի է առաջանում։ Խողովակների միջոցով - գոլորշու գծեր - գոլորշին ուղղվում է դեպի տուրբին և վարդակների միջոցով հարվածում է տուրբինի ռոտորի շեղբերներին: Ռոտորին էներգիա տալով՝ արտանետվող գոլորշին գնում է դեպի կոնդենսատոր, սառչում և վերածվում ջրի։ Պոմպերը վերադարձնում են այն կաթսա: Եվ էներգիան շարունակում է իր շարժումը տուրբինի ռոտորից դեպի գեներատորի ռոտոր: Գեներատորում տեղի է ունենում նրա վերջնական փոխակերպումը. այն դառնում է էլեկտրականություն։ Այստեղ ավարտվում է IES էներգիայի շղթան:
Ի տարբերություն հիդրոէլեկտրակայանների, ՋԷԿ-երը կարող են կառուցվել ցանկացած վայրում և դրանով իսկ սպառողին մոտեցնել էլեկտրաէներգիայի աղբյուրները և հավասարաչափ բաշխել ՋԷԿ-երը երկրի տնտեսական շրջաններում։ ՋԷԿ-երի առավելությունն այն է, որ դրանք գործում են օրգանական վառելիքի գրեթե բոլոր տեսակներով՝ ածուխ, թերթաքար, հեղուկ վառելիք, բնական գազ։
Ռուսաստանում ամենամեծ կոնդենսացիոն ջերմաէլեկտրակայանները ներառում են Ռեֆտինսկայա (Սվերդլովսկի մարզ), Զապորոժիե (Ուկրաինա), Կոստրոմա, Ուգլեգորսկայա (Դոնեցկի մարզ, Ուկրաինա): Դրանցից յուրաքանչյուրի հզորությունը գերազանցում է 3000 ՄՎտ-ը։
Մեր երկիրը առաջամարտիկ է ջերմաէլեկտրակայանների կառուցման գործում, որոնց էներգիան ապահովում է միջուկային ռեակտորը (տես.
Ցանկացած երկրի տնտեսության մեջ էներգետիկ համալիրը առաջնային նշանակություն ունի։ Էլեկտրաէներգետիկ արդյունաբերությունը կարևոր նշանակություն ունի պետության գործունեության բոլոր ասպեկտներում (ինչպես արդյունաբերական, այնպես էլ առօրյա կյանքում): Էլեկտրաէներգետիկ արդյունաբերության հիմնական օղակներից մեկը ջերմաէլեկտրակայաններն են։ Դիտարկենք այս հարցը ավելի մանրամասն:
Սարքավորումներ, որոնք նախատեսված են քիմիական և բնական վառելիքները էլեկտրաէներգիայի վերածելու համար: Որպես էներգիայի աղբյուրներ օգտագործվում են քարածուխը, մազութը, բնական գազը, տորֆը, թերթաքարը։ Էլեկտրաէներգիայի արտադրության այս տեսակը հայտնի դարձավ տասնիններորդ դարի վերջին, երբ առաջին ջերմաէլեկտրակայանները կառուցվեցին Նյու Յորքում (1882 թ.), Սանկտ Պետերբուրգում (1883 թ.), Բեռլինում (1884 թ.): Այդ ժամանակվանից ի վեր ՋԷԿ-երում էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը դարձել է էներգետիկայի ոլորտում հիմնականը և այդպես է մնում մինչ օրս։
ՋԷԿ-երը բաժանվում են կոնդենսացիոն և համակցված ջերմաէլեկտրակայանների: Այս բաժանումը բնական է. Կոնդենսացիոն ջերմաէլեկտրակայանները արտադրում են միայն էլեկտրաէներգիա, մինչդեռ հովացուցիչ նյութը կրկին օգտագործվում է և արտահոսում տանկերի մեջ: Նման ընկերություններն ունեն փոքր (30%-40%)։ Կոնդենսացիոն ջերմաէլեկտրակայանների կառուցումը ռացիոնալ է վառելիքի արտադրության վայրերի մոտ, նույնիսկ եթե դրանք գտնվում են սպառողից զգալի հեռավորության վրա։
Քաղաքը հիմնականում օգտագործում է ջերմային էլեկտրակայաններ, որոնք, բացի իրենց հիմնական խնդիրից՝ էլեկտրաէներգիա արտադրելուց, բնակիչներին ապահովում են տաք ջրով։ Փորձագետները վաղուց ապացուցել են, որ հովացուցիչ նյութի մատակարարման այս մեթոդն անարդյունավետ է, քանի որ այն ուղեկցվում է ջերմային էներգիայի մեծ կորուստներով, սակայն մեր քաղաքների մեծ մասն օգտագործում է էլեկտրակայաններ:
Ներկայումս ջերմային էներգիան արտադրում է երկրի ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի ավելի քան 70%-ը։ Խոշոր արդյունաբերական էլեկտրակայանները, որոնք արտադրում են ավելի քան 2 մլն կՎտ, են Ուռենգոյսկայա GRES, Berezovskaya GRES, Surgutskaya GRES, GRES հիմնված Կանսկ-Աչինսկ ավազանում: Ռուսաստանում ջերմաէլեկտրակայաններն իրենց շահագործման ընթացքում հիմնականում օգտագործում են բնական գազ, ածուխ և մազութ։
CHP-ի օգտագործումն ունի և՛ առավելություններ, և՛ թերություններ: Սրա հիմնական առավելություններից մեկը դրա անվճար տեղակայումն է։ Մեր օրերում անհրաժեշտ վառելիքը կարելի է հասցնել ցանկացած մարզ։ CHP կայանները, բացի էլեկտրաէներգիայից, կարող են մատակարարել և՛ հովացուցիչ նյութեր, և՛ տաք ջուր, ինչը հատկապես կարևոր է քաղաքային բնակավայրերում: Նաև էլեկտրաէներգիայի արտադրությունը կախված չէ արտաքին կլիմայական պայմաններից։
ՋԷԿ-երի օգտագործման թերությունների թվում են ցածր շահագործման արդյունավետությունը և բնական ռեսուրսների վրա շահագործումը, որոնց պաշարները չեն վերականգնվում։
ՋԷԿ-երից բացի երկրներն օգտագործում են հիդրոէլեկտրակայաններ և ատոմակայաններ, սակայն ՋԷԿ-երի դերը մնում է հսկայական։ IN վերջին տարիներինԱվելի ու ավելի շատ մարդիկ են սկսում օգտագործել քամու և արևի էներգիան։
Համակցված ջերմաէլեկտրակայանի (ՋԷԿ) շահագործման սկզբունքը հիմնված է եզակի սեփականությունջրի գոլորշի - լինել հովացուցիչ նյութ: Տաքացվող վիճակում, ճնշման տակ, այն վերածվում է էներգիայի հզոր աղբյուրի, որը շարժում է ՋԷԿ-երի տուրբինները՝ գոլորշու արդեն հեռավոր դարաշրջանի ժառանգություն:
Առաջին ջերմաէլեկտրակայանը կառուցվել է Նյու Յորքում՝ Փերլ փողոցում (Մանհեթեն) 1882 թվականին։ Մեկ տարի անց Սանկտ Պետերբուրգը դարձավ ռուսական առաջին ջերմակայանի ծննդավայրը։ Որքան էլ տարօրինակ թվա, բայց նույնիսկ մեր դարաշրջանում բարձր տեխնոլոգիաներՋԷԿ-երը երբեք լիարժեք փոխարինող չեն գտել. նրանց մասնաբաժինը համաշխարհային էներգետիկ ոլորտում կազմում է ավելի քան 60%:
Եվ սա ունի պարզ բացատրություն, որը պարունակում է ջերմային էներգիայի առավելություններն ու թերությունները։ Նրա «արյունը» օրգանական վառելիք է. ածուխը, մազութը, նավթի թերթաքարը, տորֆը և բնական գազը դեռևս համեմատաբար մատչելի են, իսկ դրանց պաշարները բավականին մեծ են։
Մեծ թերությունն այն է, որ վառելիքի այրման արտադրանքը լուրջ վնաս է պատճառում միջավայրը. Այո, և բնական պահեստը մի օր ամբողջովին կսպառվի, և հազարավոր ՋԷԿ-երը կվերածվեն մեր քաղաքակրթության ժանգոտվող «հուշարձանների»։
Գործողության սկզբունքը
Սկզբից արժե սահմանել «CHP» և «CHP» տերմինները: Պարզ ասած՝ նրանք քույրեր են։ «Մաքուր» ՋԷԿ՝ ՋԷԿ-ը նախատեսված է բացառապես էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Նրա մյուս անվանումն է «կոնդենսացիոն էլեկտրակայան»՝ IES:
Համակցված ջերմաէլեկտրակայան - CHP - ջերմաէլեկտրակայանի տեսակ: Բացի էլեկտրաէներգիա արտադրելուց, այն տաք ջուր է մատակարարում կենտրոնական համակարգջեռուցում և կենցաղային կարիքների համար։
ՋԷԿ-ի շահագործման սխեման բավականին պարզ է. Վառելիքը և ջեռուցվող օդը՝ օքսիդիչ, միաժամանակ մտնում են վառարան: Ռուսական ջերմաէլեկտրակայաններում ամենատարածված վառելիքը մանրացված ածուխն է: Ջերմություն այրումից ածուխի փոշինկաթսա մտնող ջուրը վերածում է գոլորշու, որն այնուհետեւ ճնշման տակ մատակարարվում է գոլորշու տուրբին: Գոլորշու հզոր հոսքը հանգեցնում է նրա պտտման՝ շարժելով գեներատորի ռոտորը, որը մեխանիկական էներգիան վերածում է էլեկտրական էներգիայի։
Այնուհետև գոլորշին, որն արդեն զգալիորեն կորցրել է իր նախնական ցուցանիշները՝ ջերմաստիճանը և ճնշումը, մտնում է կոնդենսատոր, որտեղ սառը «ջրային ցնցուղից» հետո այն կրկին դառնում է ջուր։ Այնուհետև կոնդենսատի պոմպը այն մղում է ռեգեներատիվ ջեռուցիչների մեջ, այնուհետև դեզերատորի մեջ: Այնտեղ ջուրն ազատվում է գազերից՝ թթվածնից և CO 2-ից, որոնք կարող են կոռոզիայի պատճառ դառնալ։ Դրանից հետո ջուրը տաքացվում է գոլորշուց և նորից լցվում կաթսայի մեջ:
Ջերմամատակարարում
CHP կայանի երկրորդ, ոչ պակաս կարևոր գործառույթը համակարգերի համար նախատեսված տաք ջրի (գոլորշու) ապահովումն է կենտրոնացված ջեռուցումմոտակա բնակավայրեր և կենցաղային օգտագործում. Հատուկ ջեռուցիչներում սառը ջուրամռանը այն տաքացվում է մինչև 70 աստիճան, իսկ ձմռանը՝ 120 աստիճան, որից հետո ցանցային պոմպերով մատակարարվում է ընդհանուր խառնիչ խցիկ և այնուհետև սպառողներին մատակարարվում ջեռուցման հիմնական համակարգի միջոցով: ՋԷԿ-ում ջրի պաշարները մշտապես համալրվում են։
Ինչպե՞ս են աշխատում գազով աշխատող ջերմաէլեկտրակայանները:
Ածուխով աշխատող ՋԷԿ-երի համեմատ, գազատուրբինային ագրեգատներով ջերմաէլեկտրակայանները շատ ավելի կոմպակտ են և էկոլոգիապես մաքուր: Բավական է ասել, որ նման կայանը գոլորշու կաթսայի կարիք չունի: Գազի տուրբինային ագրեգատը, ըստ էության, նույն տուրբոռեակտիվ ինքնաթիռի շարժիչն է, որտեղ, ի տարբերություն դրա, ռեակտիվ հոսքը չի արտանետվում մթնոլորտ, այլ պտտում է գեներատորի ռոտորը: Միևնույն ժամանակ, այրման արտադրանքի արտանետումները նվազագույն են:
Ածխի այրման նոր տեխնոլոգիաներ
Ժամանակակից ՋԷԿ-երի արդյունավետությունը սահմանափակվում է 34%-ով։ ՋԷԿ-երի ճնշող մեծամասնությունը դեռ աշխատում է ածուխով, ինչը կարելի է բացատրել միանգամայն պարզ. Երկրի վրա ածխի պաշարները դեռ հսկայական են, ուստի ՋԷԿ-երի մասնաբաժինը արտադրված էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր ծավալում կազմում է մոտ 25%:
Ածուխի այրման գործընթացը գրեթե անփոփոխ է մնացել շատ տասնամյակներ շարունակ: Այնուամենայնիվ, այստեղ նույնպես նոր տեխնոլոգիաներ են հայտնվել։
Այս մեթոդի առանձնահատկությունն այն է, որ ածխի փոշին այրելիս օդի փոխարեն որպես օքսիդացնող նյութ օգտագործվում է օդից մեկուսացված մաքուր թթվածին։ Արդյունքում, ծխատար գազերից հեռացվում է վնասակար կեղտը` NOx: Մնացած վնասակար կեղտերը զտվում են մաքրման մի քանի փուլով: Ելքում մնացած CO 2-ը մղվում է բեռնարկղերի մեջ բարձր ճնշման տակ և ենթակա է թաղման մինչև 1 կմ խորության վրա:
«oxyfuel capture» մեթոդը
Այստեղ նույնպես ածուխ այրելիս որպես օքսիդացնող նյութ օգտագործվում է մաքուր թթվածին։ Միայն ի տարբերություն նախորդ մեթոդի, այրման պահին առաջանում է գոլորշի, որի արդյունքում տուրբինը պտտվում է։ Այնուհետև ծխատար գազերից հանվում են մոխիրը և ծծմբի օքսիդները, կատարվում է սառեցում և խտացում։ Մնացած ածխաթթու գազը 70 մթնոլորտ ճնշման տակ վերածվում է հեղուկ վիճակի և տեղադրվում գետնի տակ։
Նախնական այրման մեթոդ
Ածուխը այրվում է «նորմալ» ռեժիմով՝ օդի հետ խառնված կաթսայում։ Դրանից հետո մոխիրը և SO 2 - ծծմբի օքսիդը հանվում են: Այնուհետև CO 2-ը հեռացվում է հատուկ հեղուկ կլանիչի միջոցով, որից հետո այն հեռացվում է թաղման միջոցով:
Աշխարհի ամենահզոր ՋԷԿ-երից հինգը
Առաջնությունը պատկանում է չինական Tuoketuo ՋԷԿ-ին՝ 6600 ՄՎտ հզորությամբ (5 էներգաբլոկ x 1200 ՄՎտ)՝ զբաղեցնելով 2,5 քմ տարածք։ կմ. Նրան հաջորդում է նրա «հայրենակիցը»՝ Տայչունգի ՋԷԿ-ը, որի հզորությունը կազմում է 5824 ՄՎտ։ Լավագույն եռյակը եզրափակում է Ռուսաստանում ամենամեծը՝ Սուրգուցկայա GRES-2-ը՝ 5597,1 ՄՎտ։ Չորրորդ տեղում լեհական Բելխատովի ՋԷԿ-ն է՝ 5354 ՄՎտ, իսկ հինգերորդը՝ Futtsu CCGT էլեկտրակայանը (Ճապոնիա)՝ 5040 ՄՎտ հզորությամբ գազային ջերմաէլեկտրակայան։
ՋԷԿ-երում մարդիկ ստանում են մոլորակի վրա իրենց անհրաժեշտ գրեթե ողջ էներգիան։ Մարդիկ սովորել են էլեկտրական հոսանք ստանալ այլ կերպ, բայց դեռ չեն ընդունում այլընտրանքային տարբերակները։ Եթե նույնիսկ իրենց համար ձեռնտու է վառելիք օգտագործելը, չեն հրաժարվում։
Ո՞րն է ՋԷԿ-երի գաղտնիքը.
ՋերմաէլեկտրակայաններՊատահական չէ, որ դրանք մնում են անփոխարինելի։ Նրանց տուրբինը էներգիա է արտադրում ամենապարզ ձևով՝ օգտագործելով այրումը։ Դրա շնորհիվ հնարավոր է նվազագույնի հասցնել շինարարական ծախսերը, որոնք լիովին արդարացված են համարվում։ Նման առարկաներ կան աշխարհի բոլոր երկրներում, ուստի չպետք է զարմանալ տարածման վրա։
ՋԷԿ-երի շահագործման սկզբունքըկառուցված վառելիքի հսկայական ծավալների այրման վրա: Արդյունքում առաջանում է էլեկտրաէներգիա, որը սկզբում կուտակվում է, ապա բաշխվում որոշակի շրջաններ։ ՋԷԿ-ի օրինաչափությունները մնում են գրեթե անփոփոխ:
Ի՞նչ վառելիք է օգտագործվում կայարանում:
Յուրաքանչյուր կայան օգտագործում է առանձին վառելիք: Այն հատուկ մատակարարված է, որպեսզի աշխատանքային ընթացքը չխաթարվի։ Այս կետը մնում է խնդրահարույցներից մեկը, քանի որ առաջանում են տրանսպորտային ծախսեր։ Ինչ տեսակի սարքավորումներ է այն օգտագործում:
- Ածուխ;
- Նավթի թերթաքար;
- Տորֆ;
- Վառելիքի յուղ;
- Բնական գազ.
ՋԷԿ-երի ջերմային շղթաները կառուցված են որոշակի տեսակի վառելիքի վրա։ Ավելին, դրանցում կատարվում են աննշան փոփոխություններ՝ առավելագույն արդյունավետություն ապահովելու համար։ Եթե դրանք չկատարվեն, հիմնական սպառումը կլինի չափից ավելի, և, հետևաբար, առաջացող էլեկտրական հոսանքը արդարացված չի լինի։
ՋԷԿ-երի տեսակները
Կարևոր խնդիր են ՋԷԿ-երի տեսակները։ Դրա պատասխանը ձեզ կասի, թե ինչպես է առաջանում անհրաժեշտ էներգիան։ Այսօր աստիճանաբար լուրջ փոփոխություններ են կատարվում, որտեղ հիմնական աղբյուրը լինելու են այլընտրանքային տեսակները, սակայն մինչ այժմ դրանց օգտագործումը մնում է անտեղի։
- Կոնդենսացիա (IES);
- Համակցված ջերմային և էլեկտրակայաններ (CHP);
- Նահանգային շրջանային էլեկտրակայաններ (GRES).
ՋԷԿ-ը կպահանջի մանրամասն նկարագրություն. Տեսակները տարբեր են, ուստի միայն քննարկումը կբացատրի, թե ինչու է իրականացվում նման մասշտաբի կառուցումը:
Խտացում (KES)
ՋԷԿ-երի տեսակները սկսվում են խտացնողներից։ Նման ջերմաէլեկտրակայաններն օգտագործվում են բացառապես էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար։ Ամենից հաճախ այն կուտակվում է առանց անմիջապես տարածվելու։ Կոնդենսացիայի մեթոդը ապահովում է առավելագույն արդյունավետություն, ուստի նմանատիպ սկզբունքները համարվում են օպտիմալ: Այսօր բոլոր երկրներում կան առանձին լայնածավալ օբյեկտներ, որոնք մատակարարում են հսկայական շրջաններ։
Ատոմակայանները աստիճանաբար հայտնվում են՝ փոխարինելով ավանդական վառելիքին։ Միայն փոխարինումը մնում է թանկ և ժամանակատար գործընթաց, քանի որ հանածո վառելիքի վրա աշխատելը տարբերվում է այլ մեթոդներից: Ավելին, մեկ կայանի անջատումն անհնար է, քանի որ նման իրավիճակներում ամբողջ շրջաններ մնում են առանց արժեքավոր էլեկտրաէներգիայի։
Համակցված ջերմաէլեկտրակայաններ (CHP)
CHP կայանները օգտագործվում են միանգամից մի քանի նպատակների համար. Դրանք հիմնականում օգտագործվում են արժեքավոր էլեկտրաէներգիա արտադրելու համար, սակայն վառելիքի այրումը նույնպես օգտակար է ջերմություն առաջացնելու համար: Սրա շնորհիվ պրակտիկայում շարունակում են օգտագործվել համակցված էլեկտրակայանները։
Կարևոր առանձնահատկությունն այն է, որ նման ջերմային էլեկտրակայանները գերազանցում են համեմատաբար ցածր հզորությամբ մյուս տեսակներին: Նրանք մատակարարում են կոնկրետ տարածքներ, ուստի մեծաքանակ մատակարարումների կարիք չկա: Պրակտիկան ցույց է տալիս, թե որքան շահավետ է նման լուծումը լրացուցիչ էլեկտրահաղորդման գծերի անցկացման շնորհիվ: Ժամանակակից ՋԷԿ-ի շահագործման սկզբունքն ավելորդ է միայն շրջակա միջավայրի պատճառով։
Պետական շրջանային էլեկտրակայաններ
Ընդհանուր տեղեկություններժամանակակից ՋԷԿ-երի մասին GRES-ը նշված չէ: Աստիճանաբար նրանք մնում են երկրորդ պլանում՝ կորցնելով իրենց արդիականությունը։ Չնայած պետական սեփականություն հանդիսացող թաղամասային էլեկտրակայանները շարունակում են օգտակար մնալ էներգիայի արտադրության առումով:
Տարբեր տեսակներՋԷԿ-երը աջակցություն են տրամադրում հսկայական շրջաններին, սակայն դրանց հզորությունը դեռևս բավարար չէ: Խորհրդային տարիներին լայնածավալ ծրագրեր էին իրականացվում, որոնք այժմ փակվում են։ Պատճառը վառելիքի ոչ պատշաճ օգտագործումն էր։ Չնայած դրանց փոխարինումը մնում է խնդրահարույց, քանի որ առավելություններն ու թերությունները ժամանակակից ջերմային էլեկտրակայաններԱռաջին հերթին նշվում են մեծ քանակությամբ էներգիա։
Ո՞ր էլեկտրակայաններն են ջերմային:Նրանց սկզբունքը հիմնված է վառելիքի այրման վրա: Դրանք մնում են անփոխարինելի, թեև հաշվարկներն ակտիվորեն իրականացվում են համարժեք փոխարինման համար: ՋԷԿ-երը շարունակում են գործնականում ապացուցել իրենց առավելություններն ու թերությունները։ Ինչի պատճառով նրանց աշխատանքը մնում է անհրաժեշտ։
