Tesin toimintaperiaate lyhyesti. Venäjän lämpövoimaloiden vertailu ulkomaisiin. Asemien erottelu tyypin mukaan

Sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitosten käyttötarkoitus. Lämpövoimalaitoksen kaavio

CHP (yhdistetyt lämmön ja sähkön laitokset)- suunniteltu keskitettyyn lämmön ja sähkön toimittamiseen kuluttajille. Niiden ero IES:stä on se, että ne käyttävät turbiineista poistetun höyryn lämpöä tuotannon, lämmityksen, ilmanvaihdon ja kuuman veden huoltoon. Tämän sähkön ja lämmöntuotannon yhdistelmän ansiosta saavutetaan merkittäviä polttoainesäästöjä verrattuna erilliseen energiantoimitukseen (sähkön tuotanto CPP:issä ja lämpöenergia paikallisissa kattilahuoneissa). Tämän yhdistetyn tuotantomenetelmän ansiosta CHP-laitokset saavuttavat melko korkean hyötysuhteen, joka on jopa 70%. Siksi CHP-laitokset ovat yleistyneet alueilla ja kaupungeissa, joissa lämpöä kulutetaan paljon. CHP-laitoksen maksimiteho on pienempi kuin CPP-laitoksen.

CHP-laitokset ovat sidottu kuluttajiin, koska lämmönsiirtosäde (höyry, kuuma vesi) on noin 15 km. Esikaupunkien CHP-laitokset siirtävät kuumaa vettä korkeammalla alkulämpötilalla jopa 30 km:n etäisyydellä. Höyry tuotantotarpeisiin, joiden paine on 0,8–1,6 MPa, voidaan siirtää enintään 2–3 km:n etäisyydellä. klo keskitiheys CHP:n lämpökuormitusteho ei yleensä ylitä 300-500 MW. Vain sisään suurkaupungit, kuten Moskova tai Pietari, joilla on korkea lämpökuormitustiheys, on järkevää rakentaa asemia, joiden kapasiteetti on jopa 1000-1500 MW.

Lämpövoimalaitoksen teho ja turbogeneraattorin tyyppi valitaan lämpötarpeen ja käytetyn höyryn parametrien mukaan. tuotantoprosessit ja lämmitykseen. Yleisimmin käytettyjä ovat turbiinit, joissa on yksi ja kaksi säädettävää höyrynpoistoa ja lauhdutinta (katso kuva). Säädettävien valintojen avulla voit säätää lämmön ja sähkön tuotantoa.

CHP-tila - päivittäin ja kausiluonteinen - määräytyy pääasiassa lämmönkulutuksesta. Asema toimii edullisimmin, jos sen sähköteho vastaa lämpötehoa. Tässä tapauksessa lauhduttimiin tulee vähimmäismäärä höyryä. Talvella, kun lämmöntarve on suurin, teollisuusyritysten käyttöaikoina mitoitusilman lämpötilassa CHP-generaattoreiden kuormitus on lähellä nimellistä. Ajanjaksoina, jolloin lämmönkulutus on alhainen, esimerkiksi kesällä, sekä talvella, jolloin ilman lämpötila on suunnittelulämpötilaa korkeampi ja yöllä, lämpövoimalaitoksen lämmönkulutusta vastaava sähköteho pienenee. Jos energiajärjestelmä tarvitsee sähköä, lämpövoimalaitoksen on kytkettävä sekatilaan, jossa höyryn syöttö osiin lisääntyy alhainen paine turbiinit ja lauhduttimet. Samalla voimalaitoksen hyötysuhde laskee.

Suurin sähköntuotanto lämpöasemien mukaan "at lämmönkulutus"on mahdollista vain Työskennellä yhdessä voimakkailla CPP- ja HPP-koneilla, jotka ottavat huomattavan osan kuormituksesta pienen lämmönkulutuksen tuntien aikana.

Pää- ja apulaitteet sijaitsevat, joiden avulla tuotetaan sähkö- ja lämpöenergiaa.

Lämpövoimalaitoksen päälaitteet.

TO päävarusteet Lämpövoimalaitos käynnissä höyrykierto (sykli) tarkoittaa: sähkögeneraattoreita ja päämuuntajia. Voit lukea artikkelista, minkä tyyppisiä höyryturbiineja on nykyaikaisissa lämpövoimalaitoksissa.

TO päävarusteet Lämpövoimalaitos käynnissä höyry-kaasukierto koskee: kanssa ilmakompressori, kaasuturbiini sähkögeneraattori, hukkalämpökattila, höyryturbiini, päämuuntaja.

Pääomalaitteet ovat laitteita, joita ilman lämpövoimalaitoksen toiminta on mahdotonta.

Lämpövoimalaitosten apulaitteet.

TO apuvälineet CHP-laitteet sisältävät erilaisia ​​mekanismeja ja asennuksia, jotka varmistavat normaalia työtä CHP. Nämä voivat olla vedenkäsittelylaitoksia, pölynkäsittelylaitoksia, kuonan- ja tuhkanpoistojärjestelmiä, lämmönvaihtimia, erilaisia ​​pumppuja ja muita laitteita.

Lämpövoimalaitosten laitteiden korjaus.

Kaikki CHP-laitteet täytyy korjata sovitun korjausaikataulun mukaan. Korjaukset jaetaan työn määrästä ja ajasta riippuen: rutiinikorjaukset, keskikorjaukset ja iso remontti. Korjausoperaatioiden kestoltaan ja lukumäärältään suurin on pääoma. Voit lukea lisää voimalaitosten korjauksista artikkelistamme -.

Käytön aikana CHP-laitteita on suoritettava määräajoin huolto(TO), myös hyväksytyn huolto-ohjelman mukaisesti. Huollon aikana suoritetaan esimerkiksi seuraavat toimenpiteet - moottorin käämien puhallus paineilmalla, tiivistepesän tiivisteiden täyttö, rakojen säätö jne.

Myös CHP-laitteita on käytön aikana valvottava jatkuvasti käyttöhenkilöstön toimesta. Jos toimintahäiriö havaitaan, on ryhdyttävä toimenpiteisiin niiden poistamiseksi, ellei tämä ole turvallisuusmääräysten ja -määräysten vastaista tekninen toiminta. Muussa tapauksessa laite pysäytetään ja viedään korjattavaksi.

Voit nähdä, kuinka lämpövoimalaitosten laitteet viedään korjattavaksi alla olevasta videosta:

Sähköenergia on tullut elämäämme pitkään. Lisää kreikkalainen filosofi Thales havaitsi 700-luvulla eKr., että villaan hierottu meripihka alkoi houkutella esineitä. Mutta pitkään aikaan kukaan ei kiinnittänyt huomiota tähän tosiasiaan. Vasta vuonna 1600 termi "sähkö" ilmestyi ensimmäisen kerran, ja vuonna 1650 Otto von Guericke loi sähköstaattisen koneen rikkipallon muodossa, joka oli asennettu metallitankoon, jonka avulla oli mahdollista havaita paitsi vetovoiman vaikutus, mutta myös vastenmielisyyden vaikutus. Tämä oli ensimmäinen yksinkertainen sähköstaattinen kone.

Siitä on kulunut monta vuotta, mutta vielä tänäkin päivänä maailmassa, joka on täynnä teratavuja tietoa, jolloin saat itse selville kaiken, mikä sinua kiinnostaa, monille jää mysteeriksi kuinka sähkö tuotetaan, miten se toimitetaan kotiimme , toimisto, yritys...

Käsittelemme näitä prosesseja useissa osissa.

Osa I. Sähköenergian tuotanto.

Mistä sähköenergia tulee? Tämä energia ilmenee muun tyyppisestä energiasta - lämpö-, mekaan-, ydin-, kemiallisesta ja monista muista. Teollisessa mittakaavassa sähköenergiaa saatu voimalaitoksilta. Tarkastellaan vain yleisimpiä voimalaitostyyppejä.

1) Lämpövoimalaitokset. Nykyään ne kaikki voidaan yhdistää yhdeksi termiksi - State District Power Plant (State District Power Plant). Tietenkin nykyään tämä termi on menettänyt alkuperäisen merkityksensä, mutta se ei ole mennyt ikuisuuteen, vaan on pysynyt meissä.

Lämpövoimalaitokset on jaettu useisiin alatyyppeihin:

A) Lauhdutusvoimalaitos (CPS) - lämpövoimala Vain sähköenergiaa tuottava voimalaitostyyppi on saanut nimensä toimintaperiaatteensa erityispiirteistä.

Toimintaperiaate: Ilma ja polttoaine (kaasumainen, nestemäinen tai kiinteä) syötetään kattilaan pumppujen avulla. Tuloksena on polttoaine-ilmaseos, joka palaa kattilan tulipesässä vapauttaen valtavan määrän lämpöä. Tässä tapauksessa vesi kulkee putkijärjestelmän läpi, joka sijaitsee kattilan sisällä. Vapautunut lämpö siirretään tähän veteen, kun taas sen lämpötila nousee ja kiehuu. Kattilassa syntyvä höyry menee takaisin kattilaan ylikuumentamaan sen veden kiehumispisteen yläpuolelle (tietyllä paineella), sitten se menee höyrylinjojen kautta höyryturbiiniin, jossa höyry toimii. Samalla se laajenee, sen lämpötila ja paine laskevat. Siten höyryn potentiaalinen energia siirtyy turbiiniin ja muuttuu siten kineettiseksi energiaksi. Turbiini puolestaan ​​käyttää kolmivaiheisen vaihtovirtageneraattorin roottoria, joka sijaitsee turbiinin kanssa samalla akselilla ja tuottaa energiaa.

Tarkastellaanpa tarkemmin joitain IES:n elementtejä.

Höyryturbiini.

Vesihöyry virtaa ohjaussiipien kautta roottorin kehän ympärille kiinnitetyille kaareville siipille ja saa niihin vaikuttaessaan roottorin pyörimään. Kuten näet, lapaluiden rivien välillä on rakoja. Ne ovat siellä, koska tämä roottori on poistettu kotelosta. Terärivit on myös rakennettu runkoon, mutta ne ovat paikallaan ja luovat halutun höyryn tulokulman liikkuviin teriin.

Lauhduttavia höyryturbiineja käytetään muuntamaan mahdollisimman suuri osa höyryn lämmöstä mekaaniseksi työksi. Ne toimivat vapauttamalla (poistamalla) käytetyn höyryn lauhduttimeen, jossa ylläpidetään tyhjiötä.

Turbiinia ja generaattoria, jotka sijaitsevat samalla akselilla, kutsutaan turbogeneraattoriksi. Kolmivaiheinen vaihtovirtageneraattori (synkroninen kone).

Se koostuu:

Mikä nostaa jännitteen standardiarvoon (35-110-220-330-500-750 kV). Tässä tapauksessa virta pienenee merkittävästi (esimerkiksi kun jännite kasvaa 2 kertaa, virta pienenee 4 kertaa), mikä mahdollistaa tehon siirtämisen pitkiä matkoja. On huomattava, että kun puhumme jänniteluokasta, tarkoitamme lineaarista (vaiheesta vaiheeseen) jännitettä.

Generaattorin tuottamaa pätötehoa säädetään muuttamalla energian kantajan määrää ja roottorin käämin virta muuttuu. Aktiivisen tehon lisäämiseksi on tarpeen lisätä höyryn syöttöä turbiiniin, ja roottorin käämityksen virta kasvaa. Emme saa unohtaa, että generaattori on synkroninen, mikä tarkoittaa, että sen taajuus on aina yhtä suuri kuin sähköjärjestelmän virran taajuus, ja energiansiirtolaitteen parametrien muuttaminen ei vaikuta sen pyörimistaajuuteen.

Lisäksi generaattori tuottaa myös loistehoa. Sillä voidaan säätää lähtöjännitettä pienissä rajoissa (eli se ei ole pääasiallinen jännitteen säätötapa sähköjärjestelmässä). Se toimii näin. Kun roottorin käämitys on yliviritetty, ts. roottorin jännitteen noustessa nimellisarvon yläpuolelle "ylimääräistä" loistehoa vapautuu sähköjärjestelmään ja kun roottorin käämitys on aliviritetty, generaattori kuluttaa loistehoa.

Siten sisään vaihtovirta puhumme kokonaistehosta (mitattu volttiampeereina - VA), joka on yhtä suuri kuin aktiivisen (mitattuna watteina - W) ja loistehon (mitattuna volttiampeereina - VAR) tehon summasta.

Säiliössä oleva vesi poistaa lämmön lauhduttimesta. Roiskealtaita käytetään kuitenkin usein näihin tarkoituksiin.

tai jäähdytystorneja. Jäähdytystornit voivat olla tornityyppisiä Kuva 8

tai tuuletin Kuva 9

Jäähdytystornit suunnitellaan lähes samanlaisiksi, sillä ainoa ero on, että vesi virtaa alas pattereista, siirtää lämpöä niihin ja ne jäähtyvät pakoilman vaikutuksesta. Tässä tapauksessa osa vedestä haihtuu ja kulkeutuu ilmakehään.
Tällaisen voimalaitoksen hyötysuhde ei ylitä 30%.

B) Kaasuturbiinivoimala.

Kaasuturbiinivoimalaitoksessa turbogeneraattoria ei käytetä höyryllä, vaan suoraan polttoaineen palaessa syntyvillä kaasuilla. Tässä tapauksessa voidaan käyttää vain maakaasua, muuten turbiini epäonnistuu nopeasti sen palamistuotteiden saastumisen vuoksi. Tehokkuus maksimikuormalla 25-33 %

Paljon suurempi hyötysuhde (jopa 60 %) voidaan saavuttaa yhdistämällä höyry- ja kaasukiertoja. Tällaisia ​​laitoksia kutsutaan yhdistetyn syklin kasveiksi. Perinteisen kattilan tilalle on asennettu hukkalämpökattila, jossa ei ole omia polttimia. Se saa lämpöä kaasuturbiinin pakokaasusta. Tällä hetkellä CCGT:t otetaan aktiivisesti elämäämme, mutta toistaiseksi niitä on vähän Venäjällä.

SISÄÄN) Lämpövoimalaitokset (joista on tullut olennainen osa suuria kaupunkeja kauan sitten). Kuva 11

Lämpövoimalaitos on rakenteellisesti suunniteltu lauhdutusvoimalaitokseksi (CPS). Tämän tyyppisen voimalaitoksen erikoisuus on, että se pystyy tuottamaan sekä lämpö- että sähköenergiaa samanaikaisesti. Höyryturbiinityypistä riippuen niitä on eri tavoilla höyryvalinnat, joiden avulla voit ottaa höyryä siitä eri parametreilla. Tässä tapauksessa osa höyrystä tai kaikki höyry (riippuen turbiinityypistä) menee verkkolämmittimeen, siirtää siihen lämpöä ja kondensoituu sinne. Yhteistuotantoturbiinien avulla voit säätää höyryn määrää lämpö- tai teollisuustarpeisiin, mikä mahdollistaa CHP-laitoksen toiminnan useissa kuormitustiloissa:

lämpö - sähköenergian tuotanto on täysin riippuvainen höyryn tuotannosta teollisuuden tai kaukolämmön tarpeisiin.

sähköinen - sähkökuorma on riippumaton lämpökuormasta. Lisäksi CHP-laitokset voivat toimia täysin lauhduttamalla. Tämä voi olla tarpeen esimerkiksi, jos kesällä on jyrkkä pätövoimapula. Tämä tila on kannattamaton lämpövoimalaitoksille, koska tehokkuus heikkenee merkittävästi.

Sähköenergian ja lämmön samanaikainen tuotanto (yhteistuotanto) on kannattava prosessi, jossa aseman hyötysuhde kasvaa merkittävästi. Esimerkiksi CES:n laskennallinen hyötysuhde on enintään 30 % ja CHP:n noin 80 %. Lisäksi yhteistuotannon avulla voidaan vähentää käyttämättömiä lämpöpäästöjä, millä on myönteinen vaikutus lämpövoimalaitoksen sijaintialueen ekologiaan (verrattuna siihen, jos olisi vastaavan kapasiteetin lämpövoimalaitos).

Katsotaanpa tarkemmin höyryturbiinia.

Yhteistuotannon höyryturbiineihin kuuluvat turbiinit, joissa on:

Vastapaine;

Säädettävä höyrynpoisto;

Valinta ja vastapaine.

Vastapaineiset turbiinit toimivat poistamalla höyryä lauhduttimeen, kuten IES:ssä, vaan verkkolämmittimeen, eli kaikki turbiinin läpi kulkeva höyry menee lämmitystarpeisiin. Tällaisten turbiinien suunnittelussa on merkittävä haitta: sähköinen kuormitusaikataulu on täysin riippuvainen lämpökuormitusaikataulusta, eli tällaiset laitteet eivät voi osallistua sähköjärjestelmän virran taajuuden toiminnan säätelyyn.

Turbiineissa, joissa on kontrolloitu höyrynpoisto, se uutetaan klo oikea määrä välivaiheissa ja valitse tässä tapauksessa sopivat höyrynvalintavaiheet. Tämäntyyppinen turbiini on riippumaton lämpökuormasta ja lähtöpätötehon säätöä voidaan säätää suuremmissa rajoissa kuin vastapaineisissa CHP-laitoksissa.

Poisto- ja vastapaineturbiinit yhdistävät kahden ensimmäisen turbiinityypin toiminnot.

CHP-laitosten yhteistuotantoturbiinit eivät aina pysty muuttamaan lämpökuormaa lyhyessä ajassa. Kuormitushuippujen kattamiseksi ja joskus sähkötehon lisäämiseksi kytkemällä turbiinit lauhdutustilaan, lämpövoimalaitoksiin asennetaan huippuvesilämmityskattilat.

2) Ydinvoimalat.

Venäjällä päällä tällä hetkellä Reaktorilaitoksia on 3 tyyppiä. Yleinen käytäntö heidän työnsä on suunnilleen samanlaista kuin IES:n työ (vanhoina aikoina ydinvoimaloita kutsuttiin osavaltion piirivoimalaitoksiksi). Ainoa perustavanlaatuinen ero on se lämpöenergia ei tuota fossiilisia polttoaineita käyttävissä kattiloissa, vaan ydinreaktoreissa.

Katsotaanpa kahta yleisintä reaktorityyppiä Venäjällä.

1) RBMK reaktori.

Tämän reaktorin erottuva piirre on, että turbiinin pyörittämiseen tarvittava höyry saadaan suoraan reaktorin sydämestä.

RBMK ydin. Kuva 13

koostuu pystysuorista grafiittipilareista, joissa on pitkittäisiä reikiä, joihin on työnnetty zirkoniumseosputkia ja ruostumattomasta teräksestä. Grafiitti toimii neutronien hidastajana. Kaikki kanavat on jaettu polttoaine- ja CPS-kanaviin (ohjaus- ja suojajärjestelmä). Niissä on erilaiset jäähdytyspiirit. Polttoainekanaviin työnnetään kasetti (FA - polttoainenippu), jossa on tangot (TVEL - polttoaine-elementti), joiden sisällä on uraanipellettejä hermeettisesti suljetussa vaipassa. On selvää, että juuri niistä saadaan lämpöenergiaa, joka siirtyy jäähdytysnesteeseen, joka kiertää jatkuvasti alhaalta ylös. korkeapaine- tavallinen, mutta erittäin hyvin puhdistettu vesi epäpuhtauksista.

Polttoainekanavien läpi kulkeva vesi haihtuu osittain, höyry-vesi-seos tulee kaikista yksittäisistä polttoainekanavista 2 erotinrumpuun, joissa höyry erotetaan vedestä. Vesi menee taas reaktoriin kiertopumppujen avulla (yhteensä 4 per silmukka), ja höyry kulkee höyrylinjojen kautta 2 turbiiniin. Sitten höyry tiivistyy lauhduttimessa ja muuttuu vedeksi, joka palaa reaktoriin.

Reaktorin lämpötehoa ohjataan vain avulla, jotka liikkuvat säätösauvojen kanavissa. Näitä kanavia jäähdyttävä vesi tulee ylhäältä alas.

Kuten olet ehkä huomannut, en ole vielä koskaan maininnut reaktoriastiaa. Tosiasia on, että itse asiassa RBMK: lla ei ole runkoa. Aktiivinen vyöhyke, josta juuri kerroin, on sijoitettu betonikuiluun, ja sen päällä se on suljettu 2000 tonnia painavalla kannella.

Yllä oleva kuva esittää reaktorin ylemmän biologisen suojan. Mutta sinun ei pitäisi odottaa, että nostamalla yhtä lohkoista voit nähdä aktiivisen alueen kelta-vihreän tuuletusaukon, ei. Itse kansi sijaitsee huomattavasti alempana, ja sen yläpuolella, ylempään biologiseen suojaukseen asti, jää rako viestintäkanaville ja kokonaan poistetuille vaimennustankoille.

Grafiittipylväiden väliin jätetään tilaa lämpölaajeneminen grafiitti Tässä tilassa kiertää typen ja heliumkaasujen seos. Sen koostumusta käytetään polttoainekanavien tiiviyden arvioimiseen. RBMK-sydän on suunniteltu rikkomaan enintään 5 kanavaa; jos useammat ovat paineettomina, reaktorin kansi repeytyy ja loput kanavat avautuvat. Tällainen tapahtumien kehitys aiheuttaa Tšernobylin tragedian toistumisen (tässä en tarkoita ihmisen aiheuttama katastrofi ja sen seuraukset).

Katsotaanpa RBMK:n etuja:

— Kanavakohtaisen lämpötehon säätelyn ansiosta polttoainenippuja voidaan vaihtaa pysäyttämättä reaktoria. Joka päivä yleensä vaihdetaan useita kokoonpanoja.

-Matala paine CMPC:ssä (monipiiri pakkokierto), mikä edesauttaa sen paineen alentamiseen liittyvien onnettomuuksien esiintymistä.

— Vaikeasti valmistettavan reaktoriastian puuttuminen.

Katsotaanpa RBMK:n haittoja:

-Käytön aikana ytimen geometriassa havaittiin lukuisia virheitä, joita ei voida täysin poistaa olemassa olevilla 1. ja 2. sukupolven voimayksiköillä (Leningrad, Kursk, Tshernobyl, Smolensk). Kolmannen sukupolven RBMK-voimayksiköt (on vain yksi - Smolenskin ydinvoimalaitoksen 3. voimayksikössä) ovat vapaita näistä puutteista.

– Reaktori on yksipiirinen. Toisin sanoen turbiineja pyöritetään suoraan reaktorissa tuotetulla höyryllä. Tämä tarkoittaa, että se sisältää radioaktiivisia komponentteja. Kun turbiini laskee paineen (ja tämä tapahtui Tshernobylin ydinvoimala vuonna 1993) sen korjaaminen tulee olemaan erittäin monimutkaista ja ehkä mahdotonta.

—Reaktorin käyttöikä määräytyy grafiitin käyttöiän mukaan (30-40 vuotta). Sitten tulee sen hajoaminen, joka ilmenee sen turvotuksena. Tämä prosessi aiheuttaa jo vakavaa huolta vanhimmassa RBMK-voimayksikössä, Leningrad-1:ssä, joka rakennettiin vuonna 1973 (se on jo 39 vuotta vanha). Todennäköisin tapa päästä ulos tilanteesta on kytkeä n:s määrä kanavia grafiitin lämpölaajenemisen vähentämiseksi.

-Grafiittimoderaattori on syttyvä materiaali.

– Suuren määrän takia sulkuventtiilit, reaktoria on vaikea hallita.

— Ensimmäisessä ja toisessa sukupolvessa on epävakautta käytettäessä pienillä tehoilla.

Yleisesti voidaan sanoa, että RBMK on aikansa hyvä reaktori. Tällä hetkellä on tehty päätös olla rakentamatta voimayksiköitä tämäntyyppisellä reaktorilla.

2) VVER-reaktori.

RBMK:ta korvaa parhaillaan VVER. Sillä on merkittäviä etuja verrattuna RBMK:hen.

Ydin on kokonaan sisällä erittäin vahvassa kotelossa, joka valmistetaan tehtaalla ja toimitetaan rautateitse, ja sitten autolla rakenteilla olevalle voimayksikölle kokonaisuudessaan valmis muoto. Moderaattori on puhdasta vettä paineen alaisena. Reaktori koostuu 2 piiristä: vesi ensimmäisestä piiristä korkeapaineisena jäähdyttää polttoainenippuja siirtäen lämpöä 2. piiriin höyrystimen avulla (suorittaa lämmönvaihtimen toiminnon 2 eristetyn piirin välillä). Siinä toisiopiirin vesi kiehuu, muuttuu höyryksi ja menee turbiiniin. Primääripiirissä vesi ei kiehu, koska se on erittäin korkean paineen alainen. Poistohöyry tiivistyy lauhduttimessa ja palaa höyrynkehittimeen. Kaksipiirisellä piirillä on merkittäviä etuja yksipiiriin verrattuna:

Turbiiniin menevä höyry ei ole radioaktiivista.

Reaktorin tehoa voidaan ohjata absorptiotankojen lisäksi myös ratkaisulla boorihappo, mikä tekee reaktorista vakaamman.

Ensiöpiirin elementit sijaitsevat hyvin lähellä toisiaan, joten ne voidaan sijoittaa yhteiseen suojakuoreen. Jos primääripiirissä on murtumia, radioaktiiviset aineet pääsevät suojarakennukseen, eivätkä pääse sinne ympäristöön. Lisäksi suojakuori suojaa reaktoria ulkoisilta vaikutuksilta (esimerkiksi pienen lentokoneen putoamiselta tai aseman kehän ulkopuolella tapahtuvalta räjähdykseltä).

Reaktori ei ole vaikea käyttää.

On myös haittoja:

— Toisin kuin RBMK:ssa, polttoainetta ei voi vaihtaa reaktorin ollessa käynnissä, koska se sijaitsee yhteisessä kotelossa, ei erillisissä kanavissa, kuten RBMK:ssa. Polttoaineen uudelleenlatausaika on yleensä sama kuin kellonaika nykyiset korjaukset, mikä vähentää tämän tekijän vaikutusta kapasiteettikertoimeen (asennettu tehokerroin).

— Primääripiiri on korkean paineen alainen, mikä saattaa aiheuttaa suuremman mittakaavan onnettomuuden paineen alentamisen aikana kuin RBMK.

— Reaktorialus on erittäin vaikea kuljettaa tuotantolaitokselta ydinvoimalan rakennustyömaalle.

No, olemme katsoneet lämpövoimalaitosten työtä, katsotaan nyt työtä

Vesivoimalan toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Hydraulisten rakenteiden ketju tuottaa tarvittavan veden paineen, joka virtaa hydrauliturbiinin siipille, joka käyttää sähköä tuottavia generaattoreita.

Tarvittava vedenpaine syntyy padon rakentamisen ja joen keskittymisen seurauksena tietty paikka, tai johdannainen - luonnollinen veden virtaus. Joissakin tapauksissa sekä patoa että poikkeamaa käytetään yhdessä vaaditun vedenpaineen saavuttamiseksi. Vesivoimalaitoksilla on erittäin suuri tuotetun sähkön joustavuus sekä alhaiset tuotetun sähkön kustannukset. Tämä vesivoimalaitosten ominaisuus johti toisentyyppisen voimalaitoksen - pumppuvoimalan - luomiseen. Tällaiset asemat pystyvät keräämään tuotettua sähköä ja käyttämään sitä huippukuormituksen aikoina. Tällaisten voimalaitosten toimintaperiaate on seuraava: tiettyinä aikoina (yleensä yöaikaan) pumppuvoimalaitosten vesivoimalaitokset toimivat pumppuina, kuluttavat sähköenergiaa sähköjärjestelmästä ja pumppaavat vettä erityisesti varustettuihin yläaltaisiin. Kun kysyntää ilmaantuu (huippukuormituksen aikana), niistä tuleva vesi tulee paineputkeen ja käyttää turbiineja. PSPP:illä on erittäin tärkeä tehtävä energiajärjestelmässä (taajuudensäätö), mutta niitä ei käytetä maassamme laajalti, koska ne kuluttavat enemmän sähköä kuin tuottavat. Eli tämän tyyppinen asema on omistajalle kannattamaton. Esimerkiksi Zagorskaya PSPP:ssä hydrogeneraattoreiden kapasiteetti generaattoritilassa on 1200 MW ja pumpputilassa 1320 MW. Kuitenkin tämän tyyppinen asema parhaalla mahdollisella tavalla soveltuvat tuotetun tehon nopeaan lisäämiseen tai vähentämiseen, joten ne on edullista rakentaa esimerkiksi ydinvoimaloiden lähelle, koska viimeksi mainitut toimivat perustilassa.

Olemme tarkastelleet kuinka sähköenergiaa tuotetaan. On aika kysyä itseltäsi vakava kysymys: ”Minkätyyppiset asemat sopivat parhaiten kaikkiin nykyaikaiset vaatimukset mitä tulee luotettavuuteen, ympäristöystävällisyyteen ja tämän lisäksi sillä on myös alhaiset energiakustannukset?" Jokainen vastaa tähän kysymykseen eri tavalla. Annan sinulle luetteloni "parhaimmista".

1) Maakaasulla toimiva CHP. Tällaisten asemien hyötysuhde on erittäin korkea, polttoaineen hinta on myös korkea, mutta maakaasu on yksi "puhtaimmista" polttoainetyypeistä, ja tämä on erittäin tärkeää kaupungin ekologian kannalta, jonka rajoissa lämpövoima kasvit sijaitsevat yleensä.

2) HPP ja PSPP. Edut lämpöasemiin verrattuna ovat ilmeiset, koska tämäntyyppiset asemat eivät saastuta ilmakehää ja tuottavat "halvinta" energiaa, joka on lisäksi uusiutuva luonnonvara.

3) Maakaasua käyttävä CCGT-voimalaitos. Lämpöasemien korkein hyötysuhde sekä kulutetun polttoaineen pieni määrä ratkaisevat osittain biosfäärin lämpösaasteet ja fossiilisten polttoaineiden rajalliset varat.

4) Ydinvoimalaitos. Normaalikäytössä ydinvoimalaitos päästää ympäristöön 3-5 kertaa vähemmän radioaktiivisia aineita kuin samantehoinen lämpöasema, joten lämpövoimalaitosten osittainen korvaaminen ydinvoimaloilla on täysin perusteltua.

5) GRES. Tällä hetkellä tällaiset asemat käyttävät polttoaineena maakaasua. Tämä on täysin merkityksetöntä, sillä samalla menestyksellä osavaltion aluevoimalaitosten uuneissa voidaan hyödyntää assosioitua öljykaasua (APG) tai polttaa hiiltä, ​​jonka varastot ovat varoihin verrattuna valtavat. maakaasu.

Tämä päättää artikkelin ensimmäisen osan.

Materiaalin on valmistanut:
opiskelija ryhmän ES-11b South-West State University Agibalov Sergey.

Sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos

Yksinkertaisimmat kaaviot sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksista erilaisilla turbiineilla ja erilaisia ​​järjestelmiä lomapariskunta
a - turbiini vastapaineella ja höyrynpoistolla, lämmön vapautuminen - mukaan avoin rata;
b - lauhdutusturbiini höyrynpoistolla, lämmön vapautuminen - avoimen ja suljetun piirin mukaan;
PC - höyrykattila;
PP - höyryn tulistin;
PT - höyryturbiini;
G - sähkögeneraattori;
K - kondensaattori;
P - ohjattu tuotantohöyrynpoisto teollisuuden teknologisiin tarpeisiin;
T - säädettävä kaukolämmön poisto;
TP - lämmönkuluttaja;
OT - lämmityskuorma;
KN ja PN - lauhde- ja syöttöpumput;
LDPE ja HDPE - korkea- ja matalapaineiset lämmittimet;
D - ilmanpoisto;
PB - säiliö syöttää vettä;
SP - verkkolämmitin;
SN - verkkopumppu.

Sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos (CHP)- lämpövoimalaitos, joka tuottaa sähköenergian lisäksi myös lämpöä, joka toimitetaan kuluttajille höyryn ja kuuman veden muodossa. Pyörivien sähkögeneraattoreiden moottoreiden hukkalämmön käytännön käyttö on erottuva piirre Lämpövoimalaitosta kutsutaan kaukolämmöksi. Kahden energiatyypin yhdistetty tuotanto edistää polttoaineen taloudellisempaa käyttöä verrattuna erilliseen sähköntuotantoon lauhdevoimaloissa (Neuvostoliitossa - valtion piirivoimalaitokset) ja lämpöenergian tuotantoon paikallisissa kattilalaitoksissa. Irrationaalisesti polttoainetta käyttävien ja kaupunkien ilmapiiriä saastuttavien paikallisten kattilarakennusten korvaaminen keskitetyllä lämmönjakelujärjestelmällä edistää paitsi merkittävää polttoainesäästöä myös lisää ilma-altaan puhtautta ja parantaa asuttujen alueiden saniteettitilaa. .

Kuvaus

Lämpövoimalaitosten energian alkulähde on orgaaninen polttoaine (höyryturbiini- ja kaasuturbiinilämpövoimalaitoksissa) tai ydinpolttoaine (ydinlämpövoimalaitoksissa). Pääasiallinen jakelu on fossiilisia polttoaineita käyttävät höyryturbiinilämpövoimalaitokset, jotka lauhdutusvoimaloiden ohella ovat lämpöhöyryturbiinivoimaloiden (TSPP) päätyyppi. On CHP-laitoksia teollinen tyyppi- lämmön toimittamiseen teollisuusyrityksille ja lämmitystyyppi- asuntojen lämmitykseen ja julkiset rakennukset, sekä toimittaa heille kuumaa vettä. Teollisista lämpövoimalaitoksista peräisin oleva lämpö siirtyy jopa useiden kilometrien etäisyydelle (pääasiassa höyrylämmön muodossa), lämpölaitoksista - jopa 20-30 km:n etäisyydelle (kuuman veden lämmön muodossa).

• Hiilivoimalaitos Englannissa

Yhteistuotannon turbiinit

Höyryturbiinilämpövoimalaitosten päälaitteet ovat turbiiniyksiköt, jotka muuttavat työaineen (höyryn) energian sähköenergiaksi, sekä kattilayksiköt, jotka tuottavat höyryä turbiineille. Turbiiniyksikkö sisältää höyryturbiinin ja synkronisen generaattorin. Höyryturbiinit Lämpövoimalaitoksissa käytettyjä polttoaineita kutsutaan lämpöturbiineiksi (CT). Niistä erotetaan CT:t: vastapaineella, yleensä 0,7-1,5 Mn/m2 (asennettu höyryä toimittaviin lämpövoimalaitoksiin teollisuusyritykset); kondensaatio- ja höyrynpoistopaineella 0,7-1,5 Mn/m2 (teollisuuskuluttajille) ja 0,05-0,25 Mn/m2 (kuntien kuluttajille); kondensaatiolla ja höyrynpoistolla (lämmityksellä) paineessa 0,05-0,25 MN/m2.

Vastapaine-CT:iden hukkalämpö voidaan hyödyntää täysimääräisesti. Tällaisten turbiinien kehittämä sähköteho riippuu kuitenkin suoraan lämpökuorman suuruudesta ja viimeksi mainitun puuttuessa (kuten esim. kesäaika lämmityslaitoksissa) ne eivät tuota sähköä. Siksi vastapaineisia CT:itä käytetään vain riittävän tasaisen lämpökuorman läsnä ollessa, joka on taattu koko CHP-toiminnan ajaksi (eli pääasiassa teollisissa CHP-laitoksissa).

Kondensaatiolla ja höyrynpoistolla varustetuissa CT:issä vain poistohöyryä käytetään lämmön toimittamiseen kuluttajille, ja lauhdehöyryvirtauksen lämpö siirtyy lauhduttimen jäähdytysveteen ja häviää. Lämpöhäviöiden vähentämiseksi tällaisten CT:iden on suurimman osan ajasta toimittava "lämpö" aikataulun mukaisesti, toisin sanoen niin, että lauhduttimeen pääsee mahdollisimman vähän "tuuletusta". Kondensaatiolla ja höyrynpoistolla varustetut CT:t ovat yleistyneet pääasiassa lämpövoimalaitoksissa, koska ne ovat yleiskäyttöisiä mahdollisissa käyttötavoissa. Niiden käyttö mahdollistaa lämpö- ja sähkökuormituksen säätelyn lähes itsenäisesti; tietyssä tapauksessa lämpövoimalaitos voi toimia alentuneilla lämpökuormilla tai niiden puuttuessa "sähköaikataulun" mukaisesti vaaditulla täydellä tai lähes täydellä sähköteholla.

Lämmitysturbiiniyksiköiden teho

Lämmitysturbiiniyksiköiden sähköteho (toisin kuin lauhdutusyksiköt) valitaan edullisesti ei tietyn tehoasteikon mukaan, vaan niiden kuluttaman tuorehöyryn määrän mukaan. Näin ollen turbiiniyksiköillä R-100 vastapaineella, PT-135 teollisuus- ja lämpöimulla ja T-175 lämmitysimulla on sama tuorehöyryn kulutus (noin 750 t/h), mutta eri sähköteho (100, 135 ja 175). MW, vastaavasti). Tällaisiin turbiineihin höyryä tuottavilla kattilayksiköillä on sama tuottavuus (noin 800 t/h). Tämä yhdistäminen mahdollistaa turbiiniyksiköiden käytön yhdessä CHP-laitoksessa erilaisia ​​tyyppejä kattiloiden ja turbiinien samoilla lämpölaitteilla. Neuvostoliitossa myös TPES:ssä toimivat kattilayksiköt yhdistettiin eri tarkoituksiin. Näin ollen kattilayksiköitä, joiden höyrykapasiteetti on 1000 t/h, käytetään sekä 300 MW:n lauhduturbiinien että maailman suurimpien 250 MW hv:n höyryjen syöttämiseen.

Lämpövoimalaitosten tuorehöyryn paine on hyväksytty Neuvostoliitossa ~ 13-14 Mn/m 2 (pääasiassa) ja ~ 24-25 Mn/m 2 (suurimmilla lämpövoimayksiköillä - teholla 250 MW) . Lämpövoimalaitoksissa, joiden höyrynpaine on 13-14 Mn/m 2, toisin kuin osavaltion piirivoimalaitoksissa, ei ole höyryn välitulistusta, koska sellaisissa lämpövoimalaitoksissa se ei tuota niin merkittäviä teknisiä ja taloudellisia etuja kuin valtion alueellisilla voimalaitoksilla. Lämmityskuormitettujen lämpövoimalaitosten tehoyksiköt, joiden teho on 250 MW, suoritetaan höyryn välitulistamisella.

CHP-laitosten lämpökuorma on epätasainen ympäri vuoden. Perusenergialaitteiden kustannusten alentamiseksi osa lämmöstä (40-50 %) syötetään lisääntyneen kuormituksen aikana kuluttajille huippuvesilämmityskattiloista. Päävoimalaitteiden luovuttaman lämmön osuus aikana raskain kuorma, määrittää lämpövoimalaitoksen lämmityskertoimen arvon (yleensä 0,5-0,6). Samalla tavalla on mahdollista peittää teollisen lämpökuormituksen (höyry) huiput (noin 10-20 % maksimista) huippuhöyryllä

Kerran, kun ajoimme idästä kohti upeaa Cheboksaryn kaupunkia, vaimoni huomasi kaksi valtavaa tornia seisomassa valtatien varrella. "Ja mikä se on?" - hän kysyi. Koska en todellakaan halunnut näyttää vaimolleni tietämättömyyttäni, kaivelin hieman muistiani ja sanoin voittajana: "Nämä ovat jäähdytystorneja, etkö tiedä?" Hän oli hieman hämmentynyt: "Mitä varten ne ovat?" "No, siellä näyttää olevan jotain viileää." "Ja mitä?". Sitten minua nolostui, koska en tiennyt, kuinka päästä siitä irti.
Tämä kysymys saattaa jäädä ikuisesti muistiin ilman vastausta, mutta ihmeitä tapahtuu. Muutama kuukausi tämän tapauksen jälkeen näen ystäväsyötteessäni viestin bloggaajien värväämisestä, jotka haluavat vierailla Cheboksary CHPP-2:ssa, samassa, jonka näimme tieltä. Sinun täytyy yhtäkkiä muuttaa kaikkia suunnitelmiasi; tällaisen mahdollisuuden menettäminen olisi anteeksiantamatonta! Joten mikä on CHP? Wikipedian mukaan CHP - lyhenne sanoista yhdistetty lämmön ja sähkön tuotantolaitos - on eräänlainen lämpövoimalaitos, joka tuottaa sähkön lisäksi myös lämpöä höyryn tai kuuman veden muodossa. Kerron sinulle alla, kuinka kaikki toimii, mutta tässä näet pari yksinkertaistettua kaaviota aseman toiminnasta.

Joten kaikki alkaa vedestä. Koska lämpövoimalaitoksen vesi (ja höyry, sen johdannainen) on tärkein jäähdytysneste, ennen kuin se pääsee kattilaan, se on ensin valmisteltava. Kalkkikiven muodostumisen estämiseksi kattiloissa on ensimmäisessä vaiheessa vesi pehmennettävä ja toisessa puhdistettava kaikenlaisista epäpuhtauksista ja sulkeumuksista. Kaikki tämä tapahtuu kemianpajan alueella, jossa kaikki nämä säiliöt ja alukset sijaitsevat.


Vettä pumpataan suurilla pumpuilla.
Työpajan työtä ohjataan täältä.
Ympärillä on paljon painikkeita...
Anturit...
Ja myös täysin käsittämättömiä elementtejä... Veden laatu tarkistetaan laboratoriossa. Täällä kaikki on vakavaa...

Täällä saatua vettä kutsutaan jatkossa "Puhtaaksi vedeksi". Joten, olemme järjestäneet veden, nyt tarvitsemme polttoainetta. Yleensä se on kaasua, polttoöljyä tai hiiltä. Cheboksary CHPP-2:ssa pääpolttoaineen tyyppi on kaasu pääkaasuputki Urengoy - Pomary - Uzhgorod. Monilla asemilla on polttoaineen valmistuspiste. Täällä maakaasu, kuten vesi, puhdistetaan mekaanisista epäpuhtauksista, rikkivedystä ja hiilidioksidista. Lämpövoimalaitos on strateginen laitos, joka toimii 24 tuntia vuorokaudessa ja 365 päivää vuodessa. Siksi täällä kaikkialla ja kaikelle on varattu. Polttoaine ei ole poikkeus. Maakaasun puuttuessa asemamme voi toimia polttoöljyllä, jota varastoidaan tien toisella puolella sijaitseviin valtaviin tankkeihin.
Nyt meillä on puhdasta vettä ja valmistettua polttoainetta. Matkamme seuraava kohta on kattila- ja turbiiniliike. Se koostuu kahdesta osasta. Ensimmäinen sisältää kattilat. Ei, ei näin. Ensimmäinen sisältää KATTILAT. Jos kirjoittaa toisin, käsi ei nouse, jokainen on kaksitoistakerroksisen rakennuksen kokoinen. CHPP-2:ssa niitä on yhteensä viisi.
Tämä on voimalaitoksen sydän ja siellä suurin osa toiminnasta tapahtuu. Kattilaan tuleva kaasu palaa ja vapauttaa hullun määrän energiaa. Täällä toimitetaan myös "puhdasta vettä". Kuumennuksen jälkeen se muuttuu höyryksi, tarkemmin tulistettuksi höyryksi, jonka ulostulolämpötila on 560 astetta ja paine 140 ilmakehää. Kutsumme sitä myös "Puhtaaksi höyryksi", koska se muodostuu valmistetusta vedestä. Höyryn lisäksi meillä on myös pakoputki uloskäynnissä. Maksimiteholla kaikki viisi kattilaa kuluttavat lähes 60 kuutiometriä maakaasua sekunnissa! Palamistuotteiden poistamiseksi tarvitset ei-lapsellisen "savuputken". Ja on myös yksi tällainen.

Putki näkyy melkein mistä tahansa kaupungin alueesta, kun otetaan huomioon 250 metrin korkeus. Epäilen, että tämä on Tšeboksaren korkein rakennus. Lähellä on hieman pienempi putki. Varaa uudelleen. Jos lämpövoimalaitos toimii hiilellä, pakokaasujen lisäpuhdistus on tarpeen. Mutta meidän tapauksessamme tätä ei vaadita, koska maakaasua käytetään polttoaineena. Kattila-turbiinipajan toisessa osastossa on sähköä tuottavat laitteistot.
Niitä on asennettu Cheboksary CHPP-2:n turbiinihalliin neljä, joiden kokonaiskapasiteetti on 460 MW (megawattia). Tähän syötetään tulistettu höyry kattilahuoneesta. Se suunnataan valtavan paineen alaisena turbiinin siipille, jolloin 30 tonnin roottori pyörii 3000 rpm:n nopeudella.
Asennus koostuu kahdesta osasta: itse turbiinista ja generaattorista, joka tuottaa sähköä.

Ja tältä turbiinin roottori näyttää.
Anturit ja painemittarit ovat kaikkialla.

Sekä turbiinit että kattilat hätätilanne voidaan pysäyttää välittömästi. Tätä varten on olemassa erityisiä venttiileitä, jotka voivat sulkea höyryn tai polttoaineen syötön sekunnin murto-osassa.
Mietin, onko olemassa sellaista asiaa kuin teollisuusmaisema tai teollisuusmuotokuva? Täällä on kauneutta.
Huoneessa on kauhea melu, ja kuullaksesi naapurin sinun on rasitettava korviasi. Lisäksi se on erittäin kuuma. Haluan riisua kypäräni ja pukeutua t-paitaani, mutta en voi tehdä sitä. Lyhythihaiset vaatteet ovat turvallisuussyistä kiellettyjä lämpövoimalaitoksella, kuumia putkia on liikaa. Suurimman osan ajasta työpaja on tyhjillään, ihmiset ilmestyvät tänne kahden tunnin välein, kierrosten aikana. Ja laitteiden toimintaa ohjataan pääohjauspaneelista (kattiloiden ja turbiinien ryhmäohjauspaneelit). Tältä se näyttää työpaikka päivystäjä
Ympärillä on satoja painikkeita.

Ja kymmeniä antureita.
Osa on mekaanisia, osa elektronisia. Tämä on meidän retkemme, ja ihmiset työskentelevät.
Yhteensä kattila-turbiinipajan jälkeen meillä on lähdössä sähköä ja höyryä, joka on osittain jäähtynyt ja menettänyt osan paineestaan. Sähkö tuntuu olevan helpompaa. Eri generaattoreiden lähtöjännite voi olla 10 - 18 kV (kilovolttia). Lohkomuuntajien avulla se kasvaa 110 kV:iin, jolloin sähköä voidaan siirtää pitkiä matkoja käyttämällä voimalinjoja (voimalinjoja).
Ei ole kannattavaa vapauttaa jäljellä olevaa "Clean Steamia" sivulle. Koska se on muodostettu " Puhdas vesi", jonka valmistus on melko monimutkainen ja kallis prosessi, on tarkoituksenmukaisempaa jäähdyttää se ja palauttaa se takaisin kattilaan. Ja niin edelleen noidankehässä. Mutta sen avulla ja lämmönvaihtimien avulla voi lämmittää vettä tai tuottaa sekundaarihöyryä, jonka voit turvallisesti myydä kolmansille osapuolille.
Yleisesti ottaen näin sinä ja minä saamme lämpöä ja sähköä koteihinsa tavanomaisella mukavuudella ja viihtyisyydellä. Kyllä. Mutta miksi jäähdytystorneja kuitenkin tarvitaan?
Osoittautuu, että kaikki on hyvin yksinkertaista. Samoja lämmönvaihtimia käytetään jäähdyttämään jäljellä oleva "Puhdas höyry" ennen kuin se syötetään uudelleen kattilaan. Se jäähdytetään prosessivettä, CHPP-2:lta he ottavat sen suoraan Volgasta. Hän ei vaadi mitään erityis harjoittelu ja voidaan myös käyttää uudelleen. Lämmönvaihtimen läpi kulkemisen jälkeen vesi muuttuu höyryksi, joka jäähtyy jäähdytystorneissa, tiivistyy ja muuttuu takaisin vedeksi. Vesi poistuu jäähdytystorneista erityistä kanavaa pitkin, jonka jälkeen, avulla pumppaamo lähetetty uudelleenkäyttöön. Lyhyesti sanottuna jäähdytystorneja tarvitaan jäähdyttämään höyryä, joka jäähdyttää muun höyryn. Anteeksi tautologia...
Lämpövoimalaitoksen kaikkea toimintaa ohjataan pääohjauspaneelista.
Täällä on aina päivystäjä.
Kaikki tapahtumat kirjataan.
Älä syötä minulle leipää, anna minun ottaa kuva painikkeista ja antureista...


Siinä on melkein kaikki. Lopuksi muutama kuva asemasta jäljellä. Tämä on vanha putki, joka ei enää toimi. Todennäköisesti se puretaan pian. Yrityksessä on paljon agitaatiota.

He ovat ylpeitä työntekijöistään täällä.
Ja heidän saavutuksistaan.
Näyttää siltä, ​​​​että se ei ollut turhaa...
Liioittelematta he ovat alansa todellisia ammattilaisia.