Kuidas soojuselektrijaam töötab? Soojuselektrijaama juhtimise organisatsiooniline struktuur ja personali põhifunktsioonid

Elektri ja soojuse koostootmisjaama (CHP) tööpõhimõte põhineb veeauru ainulaadsel omadusel – olla jahutusvedelik. Kuumutatud olekus, rõhu all, muutub see võimsaks energiaallikaks, mis juhib soojuselektrijaamade (CHP) turbiine – niigi kauge auruajastu pärand.

Esimene soojuselektrijaam ehitati New Yorki Pearl Streetile (Manhattan) 1882. aastal. Aasta hiljem sai Peterburist esimese Venemaa soojusjaama sünnikoht. Kummalisel kombel pole soojuselektrijaamad isegi meie kõrgtehnoloogia ajastul leidnud veel täieõiguslikku asendust: nende osakaal maailma energiasektoris on üle 60%.

Ja sellele on lihtne seletus, mis sisaldab soojusenergia eeliseid ja puudusi. Selle “veri” on orgaaniline kütus – kivisüsi, kütteõli, põlevkivi, turvas ja maagaas on veel suhteliselt kättesaadavad ning nende varud on üsna suured.

Suur puudus on see, et kütuse põlemissaadused põhjustavad tõsist kahju keskkonnale. Jah, ja looduslik ait ammendub ühel päeval täielikult ja tuhanded soojuselektrijaamad muutuvad meie tsivilisatsiooni roostetavateks "mälestisteks".

Toimimispõhimõte

Alustuseks tasub defineerida mõisted “CHP” ja “CHP”. Lihtsamalt öeldes on nad õed. "Puhas" soojuselektrijaam - soojuselektrijaam on mõeldud eranditult elektri tootmiseks. Selle teine nimi on "kondensatsioonielektrijaam" - IES.

Soojuse ja elektri koostootmisjaam - CHP - soojuselektrijaama tüüp. Lisaks elektri tootmisele varustab see sooja veega keskküttesüsteemi ja olmevajadusteks.

Soojuselektrijaama tööskeem on üsna lihtne. Kütus ja kuumutatud õhk – oksüdeerija – sisenevad samaaegselt ahju. Venemaa soojuselektrijaamades on kõige levinum kütus purustatud kivisüsi. Söetolmu põlemisel tekkiv soojus muudab katlasse siseneva vee auruks, mis seejärel suunatakse rõhu all auruturbiini. Võimas auruvool paneb selle pöörlema, käivitades generaatori rootori, mis muudab mehaanilise energia elektrienergiaks.

Järgmisena siseneb aur, mis on oma esialgsed näitajad - temperatuuri ja rõhu - juba oluliselt kaotanud, kondensaatorisse, kus pärast külma "veega dušši" muutub see uuesti veeks. Seejärel pumpab kondensaadipump selle regeneratiivsoojenditesse ja seejärel õhutusseadmesse. Seal vabaneb vesi gaasidest - hapnikust ja CO 2 -st, mis võib põhjustada korrosiooni. Pärast seda soojendatakse vesi aurust uuesti üles ja juhitakse tagasi boilerisse.

Soojusvarustus

Teiseks, mitte vähem oluliseks koostootmisjaama ülesandeks on lähiasulate keskküttesüsteemide ja kodukasutuse jaoks mõeldud sooja vee (auru) pakkumine. Spetsiaalsetes küttekehades soojendatakse külm vesi suvel 70 kraadini ja talvel 120 kraadini, misjärel juhitakse see võrgupumpadega ühisesse segamiskambrisse ning seejärel tarnitakse tarbijateni soojatrassisüsteemi kaudu. Soojuselektrijaama veevarusid täiendatakse pidevalt.

Kuidas gaasil töötavad soojuselektrijaamad töötavad?

Võrreldes kivisöel töötavate soojuselektrijaamadega on gaasiturbiinseadmetega soojuselektrijaamad palju kompaktsemad ja keskkonnasõbralikumad. Piisab, kui öelda, et selline jaam ei vaja aurukatelt. Gaasiturbiin on oma olemuselt sama turboreaktiivmootoriga lennukimootor, kus erinevalt sellest ei eraldu jugavool atmosfääri, vaid paneb pöörlema generaatori rootori. Samal ajal on põlemisproduktide heitkogused minimaalsed.

Uued kivisöe põletamise tehnoloogiad

Kaasaegsete soojuselektrijaamade kasutegur on piiratud 34%-ga. Valdav enamus soojuselektrijaamadest töötab endiselt kivisöel, mis on seletatav üsna lihtsalt - kivisöe varud on Maal endiselt tohutud, seega on soojuselektrijaamade osakaal kogu toodetavast elektrienergiast umbes 25%.

Söe põlemisprotsess on püsinud peaaegu muutumatuna palju aastakümneid. Kuid ka siia on tulnud uued tehnoloogiad.

Selle meetodi eripära seisneb selles, et õhu asemel kasutatakse söetolmu põletamisel oksüdeeriva ainena õhust eraldatud puhast hapnikku. Selle tulemusena eemaldatakse suitsugaasidest kahjulik lisand – NOx. Ülejäänud kahjulikud lisandid filtreeritakse läbi mitme puhastamisetapi. Väljalaskeavasse jääv CO 2 pumbatakse kõrge rõhu all konteineritesse ja maetakse kuni 1 km sügavusele.

"hapniku kogumise" meetod

Ka siin kasutatakse söe põletamisel oksüdeeriva ainena puhast hapnikku. Ainult erinevalt eelmisest meetodist tekib põlemise hetkel aur, mis paneb turbiini pöörlema. Seejärel eemaldatakse suitsugaasidest tuhk ja vääveloksiidid, teostatakse jahutamine ja kondenseerimine. Ülejäänud süsinikdioksiid 70-atmosfäärilise rõhu all muudetakse vedelaks ja asetatakse maa alla.

Eelpõletusmeetod

Kivisüsi põletatakse “tavalises” režiimis - õhuga segatud katlas. Pärast seda eemaldatakse tuhk ja SO 2 - vääveloksiid. Järgmisena eemaldatakse CO 2 spetsiaalse vedela absorbendi abil, misjärel see utiliseeritakse matmise teel.

Viis maailma võimsaimat soojuselektrijaama

Meistrivõistlused kuuluvad Hiina soojuselektrijaamale Tuoketuo, mille võimsus on 6600 MW (5 jõuallikat x 1200 MW), mille pindala on 2,5 ruutmeetrit. km. Sellele järgneb tema "kaasmaalane" - Taichungi soojuselektrijaam võimsusega 5824 MW. Esikolmiku sulgeb Venemaa suurim Surgutskaja GRES-2 - 5597,1 MW. Neljandal kohal on Poola Belchatowi soojuselektrijaam - 5354 MW ja viiendal Futtsu CCGT elektrijaam (Jaapan) - gaasisoojuselektrijaam võimsusega 5040 MW.

SISSEJUHATUS 4

1 soojuse ja elektri koostootmisjaam... 5

1.1 Üldised omadused. 5

1.2 Soojuselektrijaama skemaatiline diagramm.. 10

1.3 CHP tööpõhimõte. üksteist

1.4 Soojuselektrijaamade soojustarbimine ja kasutegur………………………………………………..15

2 VENEMAA CHPP VÕRDLUS VÄLISMAAGA 17

2.1 Hiina. 17

2.2 Jaapan. 18

2.3 India. 19

2.4 Ühendkuningriik. 20

KOKKUVÕTE. 22

BIBLIOGRAAFILINE LOETELU... 23

SISSEJUHATUS

CHP on tsentraliseeritud soojusvarustussüsteemi peamine tootmislüli. Soojuselektrijaamade ehitamine on NSV Liidu ja teiste sotsialismimaade energiasektori üks peamisi arengusuundi. Kapitalistlikes riikides on koostootmisjaamad piiratud leviga (peamiselt tööstuslikud koostootmisjaamad).

Soojuse ja elektri koostootmisjaamad (CHP) on elektrijaamad, mis toodavad elektrit ja soojust koos. Neid iseloomustab asjaolu, et iga turbiinist võetud aurukilogrammi soojust kasutatakse osaliselt elektrienergia tootmiseks ning seejärel auru ja kuuma vee tarbijatele.

Soojuselektrijaam on ette nähtud tööstusettevõtete ja linnade tsentraliseeritud soojuse ja elektriga varustamiseks.

Soojuselektrijaama tehniliselt ja majanduslikult mõistlik tootmise planeerimine võimaldab saavutada kõrgeimad jõudlusnäitajad igat tüüpi tootmisressursside minimaalsete kuludega, kuna soojuselektrijaamas kasutatakse turbiinides "kulutatud" auru soojust. tootmise, kütte ja sooja veevarustuse vajadused.

Kombineeritud soojus- ja elektrijaamad

Soojuse ja elektri koostootmisjaam on elektrijaam, mis toodab elektrienergiat kütuse keemilise energia muundamisel elektrigeneraatori võlli mehaaniliseks pöörlemisenergiaks.

üldised omadused

Elektri ja soojuse koostootmisjaam - soojuselektrijaam , mitte ainult elektrienergia, vaid ka soojuse tootmine, mida tarnitakse tarbijatele auru ja kuuma vee kujul. Elektrigeneraatorite pöörlevate mootorite heitsoojuse kasutamine praktilistel eesmärkidel on soojuselektrijaamade eripära ja seda nimetatakse koostootmiseks. Kahe energialiigi kombineeritud tootmine aitab kaasa kütuse säästlikumale kasutamisele võrreldes elektrienergia eraldi tootmisega kondensatsioonielektrijaamades ja soojusenergia tootmisega kohalikes katlajaamades. Ebaratsionaalselt kütust kasutavate ja linnade atmosfääri saastavate lokaalsete katlamajade asendamine tsentraliseeritud soojusvarustussüsteemiga aitab kaasa mitte ainult olulisele kütusesäästule, vaid ka õhu puhtuse suurenemisele. , asustatud alade sanitaarseisundi parandamine.

Soojuselektrijaamade algne energiaallikas on orgaaniline kütus (auruturbiin- jas) või tuumakütus (planeeritavates tuumasoojuselektrijaamades). Valdav levik (1976) on orgaanilist kütust kasutavad auruturbiiniga soojuselektrijaamad ( riis. 1), mis koos kondensatsioonielektrijaamadega on termoauruturbiinelektrijaamade (TPES) põhiliik. Seal on tööstuslikku tüüpi koostootmisjaamad - tööstusettevõtete soojuse varustamiseks ja kütte tüüpi - elamute ja ühiskondlike hoonete kütmiseks, samuti sooja veega varustamiseks. Tööstuslikest soojuselektrijaamadest pärit soojus kandub üle mitme kaugusele km(peamiselt aurusoojuse kujul), kuumutamisest - kuni 20-30 kaugusel km(soojuse kujul kuumast veest).

Auruturbiinsoojuselektrijaamade põhiseadmed on tööaine (auru) energiat elektrienergiaks muundavad turbiiniagregaadid ja katlaagregaadid. , auru genereerimine turbiinidele. Turbiiniplokk sisaldab auruturbiini ja sünkroongeneraatorit. Koostootmisjaamades kasutatavaid auruturbiine nimetatakse soojuse ja elektri kombineeritud turbiinideks (CHT). Nende hulgas eristatakse CT-sid: vasturõhuga, tavaliselt 0,7–1,5 Mn/m 2 (paigaldatud soojuselektrijaamadele, mis varustavad auruga tööstusettevõtteid); kondensatsiooni ja auru eemaldamisega rõhu all 0,7-1,5 Mn/m 2 (tööstustarbijatele) ja 0,05-0,25 Mn/m 2 (munitsipaal- ja kodutarbijatele); kondensatsiooni ja auru ekstraheerimisega (kuumutusega) rõhu all 0,05-0,25 Mn/m 2 .

Vasturõhuga CT-de heitsoojust saab täielikult ära kasutada. Selliste turbiinide arendatav elektrivõimsus sõltub aga otseselt soojuskoormuse suurusest ja viimase puudumisel (nagu näiteks suvel küttesoojuselektrijaamades juhtub) nad elektrienergiat ei tooda. Seetõttu kasutatakse vasturõhuga CT-sid ainult piisavalt ühtlase soojuskoormuse juuresolekul, mis on tagatud kogu koostootmise tööaja jooksul (st peamiselt tööstuslikes koostootmisjaamades).

Kondensatsiooni ja auru ekstraheerimisega CT-des kasutatakse tarbijate soojuse varustamiseks ainult väljatõmbeauru ning kondensatsiooniauru voolu soojus kandub üle kondensaatoris olevale jahutusvette ja läheb kaduma. Soojuskadude vähendamiseks peavad sellised soojustrafod töötama suurema osa ajast "termilise" graafiku järgi, st minimaalse "ventilatsiooni" auru läbipääsuga kondensaatorisse. NSV Liidus töötati välja ja ehitati kondensatsiooni ja auru väljatõmbega CT-d, milles on tagatud kondensatsioonisoojuse kasutamine: sellised CT-d võivad piisava soojuskoormuse tingimustes töötada vasturõhuga CT-dena. Kondensatsiooni ja auru ekstraheerimisega CT-d on valdavalt levinud soojuselektrijaamades, kuna need on võimalikes töörežiimides universaalsed. Nende kasutamine võimaldab reguleerida soojus- ja elektrikoormust peaaegu sõltumatult; konkreetsel juhul, vähendatud soojuskoormusega või nende puudumisel, võib soojuselektrijaam töötada "elektri" graafiku alusel, vajaliku täis- või peaaegu täisvõimsusega.

Kütteturbiinseadmete elektrivõimsus (erinevalt kondensatsiooniseadmetest) valitakse eelistatavalt mitte antud võimsusskaala järgi, vaid vastavalt tarbitava värske auru kogusele. Seetõttu ühendatakse NSV Liidus suured kütteturbiinid täpselt selle parameetri järgi. Seega on turbiiniagregaatidel R-100 vasturõhuga, PT-135 tööstusliku ja kütte väljatõmbega ning T-175 kuumutusväljavõttega sama värske auru tarbimine (umbes 750 T/h), kuid erineva elektrivõimsusega (vastavalt 100, 135 ja 175 MW). Selliste turbiinide jaoks auru genereerivatel katlaseadmetel on sama tootlikkus (umbes 800 T/h). See ühendamine võimaldab ühes soojuselektrijaamas kasutada erinevat tüüpi turbiiniseadmeid samade katelde ja turbiinide soojusseadmetega. NSV Liidus ühendati ka katlaüksused, mida kasutati erinevatel eesmärkidel TPES-i käitamiseks. Seega katlad, mille auruvõimsus on 1000 T/h kasutatakse auru varustamiseks kondensatsiooniturbiinidena 300 jaoks MW, ja maailma suurim TT 250-ga MW.

Soojuskoormus küttavates koostootmisjaamades on aastaringselt ebaühtlane. Põhienergiaseadmete kulude vähendamiseks tarnitakse osa soojusest (40-50%) suurenenud koormuse perioodidel tarbijatele tippveeküttekateldest. Põhijõuseadmete poolt suurimal koormusel eraldatud soojuse osakaal määrab koostootmisjaama küttekoefitsiendi väärtuse (tavaliselt 0,5-0,6). Samamoodi on võimalik katta termilise (auru) tööstusliku koormuse tippe (umbes 10-20% maksimumist) madalsurve tippaurukateldega. Soojusvarustust saab läbi viia kahe skeemi järgi ( riis. 2). Avatud vooluringis suunatakse turbiinide aur otse tarbijatele. Suletud ahelas antakse soojus jahutusvedelikule (aur, vesi), mis transporditakse tarbijateni soojusvahetite kaudu (aur-aur ja vesi-aur). Skeemi valiku määrab suurel määral soojuselektrijaama veerežiim.

Koostootmisjaamad kasutavad tahket, vedelat või gaaskütust. Soojuselektrijaamade suurema läheduse tõttu asustatud piirkondadele kasutavad nad rohkem väärtuslikke kütuseid (kütteõli ja gaas), mis vähem saastavad atmosfääri tahkete heitmetega (võrreldes osariigi ringkonnaelektrijaamadega). Õhubasseini kaitsmiseks tahkete osakeste saastumise eest kasutatakse tuhakogujaid (nagu osariigi elektrijaamades). , Tahkete osakeste, väävli- ja lämmastikoksiidide hajutamiseks atmosfääris ehitatakse kuni 200-250 kõrgused korstnad m. Soojustarbijate lähedusse ehitatud koostootmisjaamad asuvad tavaliselt veevarustusallikatest märkimisväärsel kaugusel. Seetõttu kasutatakse enamikus soojuselektrijaamades tsirkuleerivat veevarustussüsteemi koos tehisjahutitega - jahutustornidega. Otsevooluveevarustus soojuselektrijaamades on haruldane.

Gaasiturbiiniga soojuselektrijaamades kasutatakse gaasiturbiine elektrigeneraatorite käitamiseks. Tarbijate soojusvarustus toimub tänu gaasiturbiini agregaadi kompressorite poolt kokkusurutud õhu jahutamisel tekkivale soojusele ja turbiinist väljutatavate gaaside soojusele. Soojuselektrijaamadena võivad töötada ka kombineeritud tsükliga elektrijaamad (mis on varustatud auruturbiini ja gaasiturbiini agregaatidega) ja tuumaelektrijaamad.

Riis. 1. Elektri ja soojuse koostootmisjaama üldvaade.

Riis. 2. Erinevate turbiinide ja erinevate aurutoiteskeemidega koostootmisjaamade lihtsaimad skeemid: a - vasturõhu ja auru väljatõmbega turbiin, soojuseraldus - avatud ahela järgi; b - auru ekstraheerimisega kondensatsiooniturbiin, soojuseraldus - vastavalt avatud ja suletud ahelatele; PC - aurukatel; PP - auru ülekuumendi; PT - auruturbiin; G - elektrigeneraator; K - kondensaator; P - kontrollitud tootmisauru väljavõtmine tööstuse tehnoloogilisteks vajadusteks; T - reguleeritav kaugkütte väljavõtt; TP - soojustarbija; OT - küttekoormus; KN ja PN - kondensaadi- ja toitepumbad; LDPE ja HDPE - kõrg- ja madalrõhukütteseadmed; D - deaeraator; PB - toiteveepaak; SP - võrgukütteseade; SN - võrgupump.

Soojuselektrijaama skemaatiline diagramm

Riis. 3. Soojuselektrijaama skemaatiline diagramm.

Erinevalt CPP-st toodab ja varustab CHP tarbijaid mitte ainult elektrienergiaga, vaid ka soojusenergiaga kuuma vee ja auru kujul.

Sooja vee varustamiseks kasutatakse võrgusoojendeid (boilereid), milles vesi soojendatakse auruga turbiini küttevõimsusest vajaliku temperatuurini. Võrgusoojendites olevat vett nimetatakse võrguveeks. Pärast tarbijate mahajahtumist pumbatakse võrguvesi tagasi võrgukütteseadmetesse. Katla kondensaat suunatakse pumpade abil õhutusseadmesse.

Tootmisse tarnitud auru kasutavad tehase tarbijad erinevatel eesmärkidel. Selle kasutuse olemus määrab ära võimaluse viia tootmiskondensaat KA CHP-sse tagasi. Tootmisest tagastatud kondensaat, kui selle kvaliteet vastab tootmisstandarditele, suunatakse kogumismahuti järele paigaldatud pumba abil õhutusseadmesse. Vastasel juhul suunatakse see VPU-sse sobivaks töötlemiseks (soola eemaldamine, pehmendamine, edasilükkamine jne).

Koostootmisjaamad on tavaliselt varustatud trummel-tüüpi kosmoselaevadega. Nendest kosmoselaevadest puhutakse väike osa katla veest välja pideva puhumispaisutajasse ja juhitakse seejärel läbi soojusvaheti kanalisatsiooni. Väljavoolavat vett nimetatakse läbipuhumisveeks. Ekspanderis tekkiv aur suunatakse tavaliselt õhutusseadmesse.

CHP tööpõhimõte

Vaatleme soojuselektrijaama põhitehnoloogilist skeemi (joonis 4), mis iseloomustab selle osade koostist ja tehnoloogiliste protsesside üldist järjestust.

Riis. 4. Soojuselektrijaama skemaatiline vooskeem.

Koostootmisjaam sisaldab kütuseseadet (FF) ja seadmeid selle ettevalmistamiseks enne põletamist (PT). Kütusesäästlikkus hõlmab vastuvõtu- ja mahalaadimisseadmeid, transpordimehhanisme, kütuseladusid, kütuse eelvalmistamise seadmeid (purustusjaamad).

Kütuse põlemisproduktid – suitsugaasid imetakse ära suitsuärastusseadmetega (DS) ja juhitakse läbi korstnate (STP) atmosfääri. Tahkekütuste mittesüttiv osa langeb ahjus välja räbu (S) kujul ja märkimisväärne osa väikeste osakeste kujul viiakse koos suitsugaasidega minema. Atmosfääri kaitsmiseks lendtuha eraldumise eest paigaldatakse suitsuärastite ette tuhakollektorid (AS). Räbu ja tuhk ladestatakse tavaliselt tuhapuistangutesse. Põlemiseks vajalik õhk juhitakse põlemiskambrisse puhurventilaatorite abil. Suitsu eemaldajad, korsten ja ventilaatorid moodustavad jaama tõmbeseadme (TDU).

Eespool loetletud lõigud moodustavad ühe peamise tehnoloogilise tee - kütus-gaas-õhk.

Auruturbiinelektrijaama tähtsuselt teine tehnoloogiline tee on auru-vesi, sh aurugeneraatori auru-vesi osa, soojusmasin (TE), peamiselt auruturbiin, kondensatsiooniseade, sh kondensaator ( K) ja kondensaadipump (KN), protsessi veevarustussüsteem (TV) jahutusveepumpadega (NOV), veetöötlus- ja toiteseade, sealhulgas veetöötlus (WO), kõrg- ja madalrõhukütteseadmed (HPH ja LPH), toitepumbad (PN), samuti auru- ja veetorustikud.

Kütus-gaas-õhk süsteemis vabaneb kütuse keemiliselt seotud energia põlemiskambris põletamisel soojusenergia kujul, mis kantakse kiirguse ja konvektsiooni teel läbi aurugeneraatori torusüsteemi metallseinte vesi ja veest tekkinud aur. Auru soojusenergia muundatakse turbiinis voolu kineetiliseks energiaks, mis edastatakse turbiini rootorile. Elektrigeneraatori (EG) rootoriga ühendatud turbiini rootori mehaaniline pöörlemisenergia muundatakse elektrivoolu energiaks, mis tühjendatakse miinus omatarbimine elektritarbijale.

Turbiinides töötava töövedeliku soojust saab kasutada väliste soojustarbijate (TC) vajadusteks.

Soojuse tarbimine toimub järgmistes piirkondades:

1. Tarbimine tehnoloogilistel eesmärkidel;

2. Kütte- ja ventilatsioonitarbimine elamutes, avalikes ja tööstushoonetes;

3. Tarbimine muudeks majapidamisvajadusteks.

Tehnoloogilise soojustarbimise ajakava sõltub tootmise omadustest, töörežiimist jne. Tarbimise hooajalisus esineb sel juhul ainult suhteliselt harvadel juhtudel. Enamikus tööstusettevõtetes on talvise ja suvise soojustarbimise erinevus tehnoloogilisel eesmärgil ebaoluline. Väike erinevus tekib ainult siis, kui osa protsessiaurust kasutatakse kütteks ja ka talvel soojuskao suurenemise tõttu.

Soojustarbijate jaoks kehtestatakse energianäitajad arvukate operatiivandmete alusel, s.o. erinevate tootmisliikide tarbitud soojushulga normid toodetud tooteühiku kohta.

Teist tarbijarühma, keda varustatakse kütteks ja ventilatsiooniks soojusega, iseloomustab soojustarbimise märkimisväärne ühtlus kogu päeva jooksul ja soojuse tarbimise järsk ebaühtlus aastaringselt: suvel nullist talvel maksimumini.

Küttevõimsus on otseselt sõltuv välisõhu temperatuurist, s.o. kliima- ja meteoroloogilistest teguritest.

Jaamast soojuse väljastamisel võivad jahutusvedelikeks olla aur ja kuum vesi, mida soojendatakse võrgukütteseadmetes turbiinide väljatõmbeauruga. Konkreetse jahutusvedeliku ja selle parameetrite valimise küsimus otsustatakse tootmistehnoloogia nõuete alusel. Mõnel juhul kasutatakse tootmises (näiteks auruhaamrite järel) kulutatud madalsurveauru kütmiseks ja ventilatsiooniks. Mõnikord kasutatakse auru tööstushoonete kütmiseks, et vältida eraldi sooja vee küttesüsteemi paigaldamist.

Auru kõrvalejuhtimine kütmiseks on selgelt ebapraktiline, kuna küttevajaduse saab hõlpsasti rahuldada kuuma veega, jättes kogu kütteauru kondensaadi jaama.

Sooja vett tarnitakse tehnoloogilistel eesmärkidel suhteliselt harva. Kuuma vee tarbijad on ainult tööstused, mis kasutavad seda kuumaks pesemiseks ja muudeks sarnasteks protsessideks ning saastunud vett enam jaama ei tagastata.

Kütteks ja ventilatsiooniks tarnitav soe vesi soojendatakse jaamas võrgusoojendites auruga, mis pärineb kontrollitud väljundrõhust 1,17-2,45 baari. Sellel rõhul soojendatakse vett temperatuurini 100-120.

Madalatel välistemperatuuridel muutub aga suure soojushulga varustamine sellisel veetemperatuuril ebaotstarbekaks, kuna võrgus ringleva vee hulk ja seega ka energiakulu selle pumpamiseks suureneb märgatavalt. Seetõttu paigaldatakse lisaks kontrollitud väljatõmbe auruga toidetavatele põhisoojenditele tippküttekehad, kuhu juhitakse rõhuga 5,85-7,85 baari kütteauru kõrgema rõhuga väljatõmbe abil või otse kateldest redutseerimis-jahutusseadme kaudu. .

Mida kõrgem on vee esialgne temperatuur, seda väiksem on energiakulu võrgupumpade käitamiseks, samuti küttetorude läbimõõt. Praegu soojendatakse tippkütteseadmetes vett tarbijalt kõige sagedamini 150 kraadini, puhtalt küttekoormusega on see tavaliselt umbes 70 kraadi.

1.4. Soojuselektrijaamade soojustarbimine ja kasutegur

Soojuse ja elektri koostootmisjaamad varustavad tarbijaid elektrienergiaga ja soojust turbiinist väljutatava auruga. Nõukogude Liidus on tavaks jaotada soojus- ja kütusekulud nende kahe energialiigi vahel:

2) soojuse tootmiseks ja eraldamiseks:

	,	(3.3)
	,	(3.3a)

Kus - soojuse tarbimine välistarbijatele; - tarbija varustamine soojusega; h t - turbiinseadme soojusvarustuse efektiivsus, võttes arvesse soojuskadusid selle tarnimisel (võrgukütteseadmetes, aurutorustikes jne); h t = 0,98¸0,99.

Soojuse kogutarbimine turbiiniühiku kohta K mis koosneb turbiini sisemise võimsuse soojusekvivalendist 3600 N i, soojuse tarbimine välistarbijale K t ja soojuskadu turbiini kondensaatoris K j) Kütteturbiini paigaldise soojusbilansi üldvõrrandil on vorm

Soojuselektrijaamadele tervikuna, võttes arvesse aurukatla efektiivsust h p.k ja soojustranspordi efektiivsus h saame:

	;	(3.6)
	.	(3.6a)

Tähenduse määrab põhimõtteliselt väärtuse väärtus – väärtus.

Jääksoojuse abil elektri tootmine suurendab oluliselt soojuselektrijaamade elektritootmise efektiivsust võrreldes CPP-dega ja toob riigis kaasa olulise kütusesäästu.

Esimese osa järeldus

Seega ei ole soojuselektrijaam oma asukohapiirkonnas ulatusliku reostuse allikas. Soojuselektrijaama tehniliselt ja majanduslikult mõistlik tootmise planeerimine võimaldab saavutada kõrgeimad jõudlusnäitajad igat tüüpi tootmisressursside minimaalsete kuludega, kuna soojuselektrijaamas kasutatakse turbiinides "kulutatud" auru soojust oma vajadustele. tootmine, küte ja sooja veevarustus

VENEMAA CHPP VÕRDLUS VÄLISMAAGA

Maailma suurimad elektrit tootvad riigid on USA, Hiina, kes toodavad kumbki 20% maailma toodangust, ning Jaapan, Venemaa ja India, mis jäävad neile 4 korda alla.

Hiina

Hiina energiatarbimine 2030. aastaks kasvab ExxonMobil Corporationi andmetel enam kui kahekordseks. Üldiselt moodustab Hiina selleks ajaks umbes 1/3 ülemaailmsest elektrinõudluse kasvust. Selline dünaamika erineb ExxonMobili hinnangul põhimõtteliselt USA olukorrast, kus nõudluse kasvu prognoos on väga mõõdukas.

Praegu on Hiina tootmisvõimsuse struktuur järgmine. Umbes 80% Hiinas toodetavast elektrist saadakse kivisöel töötavatest soojuselektrijaamadest, mis on tingitud riigis asuvatest suurtest söemaardlatest. 15% annavad hüdroelektrijaamad, 2% tulevad tuumaelektrijaamad ning kumbki 1% nafta-, gaasi- ja muud elektrijaamad (tuul jne). Mis aga prognoosidesse puutub, siis lähiajal (2020) jääb Hiina energeetikas domineerima kivisöe osatähtsus, kuid oluliselt suureneb tuumaenergia (kuni 13%) ja maagaasi (kuni 7%) 1 osatähtsus. , mille kasutamine parandab oluliselt Hiina kiiresti arenevate linnade keskkonnaseisundit.

Jaapan

Jaapani elektrijaamade installeeritud koguvõimsus ulatub 241,5 miljoni kW-ni. Neist 60% on soojuselektrijaamad (sh gaasil töötavad soojuselektrijaamad - 25%, kütteõli - 19%, kivisüsi - 16%). Tuumaelektrijaamad moodustavad 20% ja hüdroelektrijaamad 19% kogu elektritootmisvõimsusest. Jaapanis on 55 soojuselektrijaama, mille installeeritud võimsus on üle 1 miljoni kW. Suurimad neist on gaas: Kawagoe(Chubu Electric) – 4,8 miljonit kW, Higashi(Tohoku Electric) - 4,6 miljonit kW, õliküttel Kashima (Tokyo Electric) - 4,4 miljonit kW ja kivisöel töötav Hekinan (Chubu Electric) - 4,1 miljonit kW.

Tabel 1 – Elektri tootmine soojuselektrijaamades vastavalt IEEJ-Institute of Energy Economics, Jaapan (Institute of Energy Economics, Jaapan)

India

Umbes 70% Indias tarbitavast elektrist toodetakse soojuselektrijaamades. Riigi ametiasutuste vastu võetud elektrifitseerimisprogramm on muutnud India üheks atraktiivsemaks turuks investeeringuteks ja inseneriteenuste edendamiseks. Viimastel aastatel on vabariik astunud järjekindlaid samme tervikliku ja usaldusväärse elektrienergiatööstuse loomiseks. India kogemus on märkimisväärne selle poolest, et süsivesinike toorainete nappuses vaevlev riik arendab aktiivselt alternatiivseid energiaallikaid. India elektritarbimise eripära, mida Maailmapanga majandusteadlased märgivad, on see, et kodumajapidamiste tarbimise kasvu piirab tugevalt ligi 40% elanike elektrile juurdepääsu puudumine (teistel andmetel on juurdepääs elektrile piiratud 43-l). % linnaelanikest ja 55% maaelanikest). Teine kohaliku elektritööstuse probleem on ebausaldusväärne tarne. Elektrikatkestused on levinud olukord isegi riigi suurtes linnades ja tööstuskeskustes.

Rahvusvahelise Energiaagentuuri hinnangul on India praegust majanduslikku reaalsust arvestades üks väheseid riike, kus elektritarbimise tarbimine peaks lähitulevikus stabiilselt kasvama. Selle maailma rahvaarvult teise riigi majandus on üks kiiremini kasvavaid. Viimase kahe aastakümne jooksul on SKP keskmine aastane kasv olnud 5,5%. Majandusaastal 2007/2008 ulatus India statistika keskorganisatsiooni andmetel SKT 1059,9 miljardi dollarini, mis asetab riigi suuruselt 12. kohale maailmas. SKP struktuuris on domineerival positsioonil teenindus (55,9%), järgnevad tööstus (26,6%) ja põllumajandus (17,5%). Samal ajal püstitas riik mitteametlikel andmetel selle aasta juulis omamoodi viie aasta rekordi - nõudlus elektri järele ületas pakkumist 13,8%.

Rohkem kui 50% India elektrienergiast toodetakse kivisütt kasutavates soojuselektrijaamades. India on samaaegselt maailma suuruselt kolmas kivisöe tootja ja maailma suuruselt kolmas selle ressursi tarbija, jäädes samas söe netoeksportijaks. Seda tüüpi kütus on endiselt kõige olulisem ja ökonoomsem energia jaoks Indias, kus kuni veerand elanikkonnast elab allpool vaesuspiiri.

Suurbritannia

Praegu toodavad Ühendkuningriigis söeküttel töötavad elektrijaamad umbes kolmandiku riigi elektrivajadusest. Sellised elektrijaamad paiskavad atmosfääri miljoneid tonne kasvuhoonegaase ja mürgiseid tahkeid osakesi, mistõttu keskkonnakaitsjad nõuavad valitsuselt pidevalt need elektrijaamad viivitamatult sulgeda. Kuid probleem on selles, et praegu pole midagi, mis seda osa soojuselektrijaamade toodetud elektrist täiendaks.

Teise osa järeldus

Seega jääb Venemaa alla maailma suurimatele elektrit tootvatele riikidele USA-le ja Hiinale, mis toodavad kumbki 20% maailma toodangust, ning on samal tasemel Jaapani ja Indiaga.

KOKKUVÕTE

See kokkuvõte kirjeldab soojuse ja elektri koostootmisjaamade tüüpe. Vaadeldakse skemaatilist diagrammi, konstruktsioonielementide otstarvet ja nende töö kirjeldust. Määratud on jaama peamised efektiivsustegurid.

Selle auruturbiini tiiviku labad on selgelt nähtavad.

Soojuselektrijaam (CHP) kasutab fossiilkütuste – kivisöe, nafta ja maagaasi – põletamisel vabanevat energiat vee muundamiseks kõrgsurveauruks. See aur, mille rõhk on umbes 240 kilogrammi ruutsentimeetri kohta ja temperatuur 524 °C (1000 °F), juhib turbiini. Turbiin keerutab generaatori sees hiiglaslikku magnetit, mis toodab elektrit.

Kaasaegsed soojuselektrijaamad muudavad umbes 40 protsenti kütuse põletamisel eralduvast soojusest elektriks, ülejäänu suunatakse keskkonda. Euroopas kasutavad paljud soojuselektrijaamad heitsoojust lähedalasuvate kodude ja ettevõtete kütmiseks. Soojuse ja elektri koostootmine suurendab elektrijaama energiatoodangut kuni 80 protsenti.

Auruturbiini tehas elektrigeneraatoriga

Tüüpiline auruturbiin sisaldab kahte labade komplekti. Otse katlast tulev kõrgsurveaur siseneb turbiini vooluteele ja pöörab esimese labarühmaga tiivikuid. Seejärel kuumutatakse aur ülekuumendis ja see siseneb uuesti turbiini vooluteele, et pöörata tiivikuid teise rühma labadega, mis töötavad madalama aururõhuga.

Läbilõikevaade

Tüüpilist soojuselektrijaama (CHP) generaatorit juhib otse auruturbiin, mis pöörleb 3000 pööret minutis. Seda tüüpi generaatorites magnet, mida nimetatakse ka rootoriks, pöörleb, kuid mähised (staator) on paigal. Jahutussüsteem hoiab ära generaatori ülekuumenemise.

Elektri tootmine auru abil

Soojuselektrijaamas põleb kütus katlas, tekitades kõrge temperatuuriga leegi. Vesi läbib leegi läbi torude, kuumutatakse ja muutub kõrgsurveauruks. Aur pöörleb turbiini, tekitades mehaanilist energiat, mille generaator muundab elektriks. Pärast turbiinist väljumist siseneb aur kondensaatorisse, kus see peseb torusid külma jooksva veega ja muutub selle tulemusena uuesti vedelikuks.

Õli-, söe- või gaasikatel

Katla sees

Katel on täidetud keerukate kumerate torudega, millest läbib kuumutatud vesi. Torude keeruline konfiguratsioon võimaldab oluliselt suurendada veele ülekantava soojuse hulka ja selle tulemusena toota palju rohkem auru.

Elektrijaam on seadmete komplekt, mis on loodud mis tahes loodusliku allika energia muundamiseks elektriks või soojuseks. Selliseid objekte on mitut sorti. Näiteks kasutatakse soojuselektrijaamu sageli elektri ja soojuse tootmiseks.

Definitsioon

Soojuselektrijaam on elektrijaam, mis kasutab energiaallikana mis tahes fossiilkütust. Viimast saab kasutada näiteks naftat, gaasi, kivisütt. Praegu on soojuskompleksid maailmas kõige levinumad elektrijaamad. Soojuselektrijaamade populaarsust seletatakse eelkõige fossiilkütuste kättesaadavusega. Nafta, gaas ja kivisüsi on saadaval mitmel pool planeedil.

TPP on (ülekirjutus alates Selle lühend näeb välja nagu “soojuselektrijaam”), muu hulgas üsna kõrge kasuteguriga kompleks. Sõltuvalt kasutatavate turbiinide tüübist võib see arv seda tüüpi jaamades olla 30–70%.

Mis tüüpi soojuselektrijaamu on olemas?

Seda tüüpi jaamu saab klassifitseerida kahe peamise kriteeriumi alusel:

eesmärk;
paigaldiste tüüp.

Esimesel juhul eristatakse osariigi ringkonnaelektrijaamu ja soojuselektrijaamu.Osariigi elektrijaam on jaam, mis töötab turbiini pöörlemisel aurujoa võimsa rõhu all. Lühendi GRES – osariigi ringkonnaelektrijaam – dešifreerimine on praegu kaotanud oma aktuaalsuse. Seetõttu nimetatakse selliseid komplekse sageli ka CES-iks. See lühend tähistab "kondensatsioonielektrijaama".

CHP on ka üsna levinud soojuselektrijaamade tüüp. Erinevalt osariigi linnaosa elektrijaamadest on sellised jaamad varustatud mitte kondensatsiooniturbiinidega, vaid kütteturbiinidega. CHP tähistab "soojus- ja elektrijaama".

Lisaks kondensatsiooni- ja küttejaamadele (auruturbiin) saab soojuselektrijaamades kasutada järgmist tüüpi seadmeid:

aur-gaas.

TPP ja CHP: erinevused

Sageli ajavad inimesed need kaks mõistet segamini. CHP on tegelikult, nagu me teada saime, üks soojuselektrijaamade tüüpe. Selline jaam erineb teist tüüpi soojuselektrijaamadest eelkõige selle poolestosa selle toodetud soojusenergiast läheb ruumidesse paigaldatud kateldesse, et neid soojendada või sooja vett toota.

Samuti aetakse sageli segi hüdroelektrijaamade ja osariigi rajoonielektrijaamade nimed. Selle põhjuseks on eelkõige lühendite sarnasus. Hüdroelektrijaamad erinevad aga põhimõtteliselt riigi regionaalelektrijaamadest. Mõlemad seda tüüpi jaamad on ehitatud jõgedele. Hüdroelektrijaamades ei kasutata aga erinevalt osariigi regionaalelektrijaamadest energiaallikana mitte auru, vaid voolab vesi ise.

Millised on nõuded soojuselektrijaamadele?

Soojuselektrijaam on soojuselektrijaam, kus toodetakse ja tarbitakse samaaegselt elektrit. Seetõttu peab selline kompleks täielikult vastama mitmetele majanduslikele ja tehnoloogilistele nõuetele. See tagab tarbijatele katkematu ja usaldusväärse elektrivarustuse. Niisiis:

soojuselektrijaama ruumides peab olema hea valgustus, ventilatsioon ja õhutus;
taime sees ja ümber olev õhk peab olema kaitstud tahkete osakeste, lämmastiku, vääveloksiidi jms saaste eest;
veevarustusallikaid tuleks hoolikalt kaitsta reovee sissepääsu eest;
jaamade veepuhastussüsteemid peaksid olema varustatudjäätmevaba.

Soojuselektrijaamade tööpõhimõte

TPP on elektrijaam, millel saab kasutada erinevat tüüpi turbiine. Järgmisena vaatleme soojuselektrijaamade tööpõhimõtet ühe selle kõige tavalisema tüübi - soojuselektrijaamade näitel. Sellistes jaamades toodetakse energiat mitmes etapis:

Kütus ja oksüdeerija sisenevad katlasse. Kivisöetolmu kasutatakse Venemaal tavaliselt esimesena. Mõnikord võib soojuselektrijaamade kütuseks olla ka turvas, kütteõli, kivisüsi, põlevkivi ja gaas. Sel juhul on oksüdeerijaks kuumutatud õhk.

Katlas kütuse põlemisel tekkiv aur siseneb turbiini. Viimase eesmärk on auruenergia muundamine mehaaniliseks energiaks.

Turbiini pöörlevad võllid edastavad energiat generaatori võllidele, mis muudavad selle elektrienergiaks.

Jahutatud aur, mis on kaotanud osa oma energiast turbiinis, siseneb kondensaatorisse.Siin muutub see veeks, mis tarnitakse kütteseadmete kaudu õhutusseadmesse.

Deae Puhastatud vesi soojendatakse ja juhitakse boilerisse.

TPP eelised

Soojuselektrijaam on seega jaam, mille peamiseks seadmetüübiks on turbiinid ja generaatorid. Selliste komplekside eelised hõlmavad peamiselt:

madalad ehituskulud võrreldes enamiku muud tüüpi elektrijaamadega;
kasutatud kütuse odavus;
madalad elektritootmiskulud.

Samuti on selliste jaamade suureks eeliseks see, et neid saab ehitada igasse soovitud asukohta, olenemata kütuse olemasolust. Kivisütt, kütteõli jne saab jaama transportida maanteel või raudteel.

Soojuselektrijaamade eeliseks on ka see, et need hõivavad teist tüüpi jaamadega võrreldes väga väikese ala.

Soojuselektrijaamade puudused

Loomulikult pole sellistel jaamadel ainult eeliseid. Neil on ka mitmeid puudusi. Soojuselektrijaamad on kompleksid, mis kahjuks saastavad tugevalt keskkonda. Seda tüüpi jaamad võivad õhku paisata tohutul hulgal tahma ja suitsu. Samuti on soojuselektrijaamade miinusteks kõrged tegevuskulud võrreldes hüdroelektrijaamadega. Lisaks peetakse asendamatuteks loodusvaradeks igasugust sellistes jaamades kasutatavat kütust.

Milliseid muid soojuselektrijaamade tüüpe on olemas?

Lisaks auruturbiini soojuselektrijaamadele ja soojuselektrijaamadele (GRES) töötavad Venemaal järgmised jaamad:

Gaasiturbiin (GTPP). Sel juhul ei pöörle turbiinid aurust, vaid maagaasist. Samuti saab sellistes jaamades kütusena kasutada kütteõli või diislikütust. Kahjuks ei ole selliste jaamade efektiivsus liiga kõrge (27–29%). Seetõttu kasutatakse neid peamiselt ainult elektrienergia varuallikatena või on ette nähtud väikeasulate võrgu pingega varustamiseks.

Auru-gaasiturbiin (SGPP). Selliste kombineeritud jaamade efektiivsus on ligikaudu 41–44%. Seda tüüpi süsteemides edastavad nii gaasi- kui ka auruturbiinid samaaegselt energiat generaatorisse. Sarnaselt soojuselektrijaamadega saab kombineeritud hüdroelektrijaamu kasutada mitte ainult ise elektri tootmiseks, vaid ka hoonete kütmiseks või tarbijate sooja veega varustamiseks.

Näited jaamadest

Seega võib iga objekti pidada üsna produktiivseks ja mingil määral isegi universaalseks. Olen soojuselektrijaam, elektrijaam. Näited Esitame sellised kompleksid allolevas loendis.

Belgorodi soojuselektrijaam. Selle jaama võimsus on 60 MW. Selle turbiinid töötavad maagaasil.

Mitšurinskaja CHP (60 MW). See rajatis asub samuti Belgorodi piirkonnas ja töötab maagaasil.

Tšerepovetsi GRES. Kompleks asub Volgogradi oblastis ja võib töötada nii gaasil kui ka kivisöel. Selle jaama võimsus on koguni 1051 MW.

Lipetski CHPP-2 (515 MW). Toiteallikaks on maagaas.

CHPP-26 "Mosenergo" (1800 MW).

Cherepetskaya GRES (1735 MW). Selle kompleksi turbiinide kütuseallikaks on kivisüsi.

Järelduse asemel

Nii saime teada, mis on soojuselektrijaamad ja mis tüüpi sellised objektid eksisteerivad. Esimene seda tüüpi kompleks ehitati juba ammu – 1882. aastal New Yorgis. Aasta hiljem hakkas selline süsteem tööle Venemaal – Peterburis. Tänapäeval on soojuselektrijaamad elektrijaamade liik, mis annavad umbes 75% kogu maailmas toodetud elektrist. Ja ilmselt varustavad seda tüüpi jaamad elanikkonda paljudest puudustest hoolimata pikka aega elektri ja soojusega. Lõppude lõpuks on selliste komplekside eelised suurusjärgus suuremad kui puudused.

Elektri ja soojuse koostootmisjaam (CHP)

Koostootmisjaamad olid enim levinud NSV Liidus. Esimesed soojustorustikud rajati Leningradi ja Moskva elektrijaamadest (1924, 1928). Alates 30ndatest. 100-200 võimsusega soojuselektrijaamade projekteerimine ja ehitamine MW 1940. aasta lõpuks jõudis kõigi töötavate soojuselektrijaamade võimsus 2-ni GW, aastane soojusvarustus - 10 8 Gj, ja soojusvõrkude pikkus (vt Küttevõrk) - 650 km. 70ndate keskel. soojuselektrijaama elektrienergia koguvõimsus on umbes 60 GW(koguvõimsusega TPP 220 ja TPP 180 GW). Aastane elektritootmine soojuselektrijaamades ulatub 330 miljardini. kWh, soojusvarustus - 4․10 9 Gj;üksikute uute soojuselektrijaamade võimsus - 1,5-1,6 GW tunnise soojuseraldusega kuni (1,6-2,0)․10 4 Gj; elektri eritootmine tarnimise ajal 1 Gj soojus - 150-160 kWh Samaväärse kütuse erikulu tootmiseks 1 kWh elekter keskmiselt 290 G(osariigi elektrijaamas viibides - 370 G); madalaim keskmine aastane samaväärse kütuse erikulu soojuselektrijaamades on ca 200 g/kWh(parimates osariigi elektrijaamades - umbes 300 g/kWh). See vähenenud (võrreldes osariigi elektrijaamaga) kütuse erikulu on seletatav kahe energialiigi kombineeritud tootmisega, kasutades heitgaasi soojust. NSV Liidus võimaldavad soojuselektrijaamad säästa kuni 25 miljonit. T standardkütus aastas (CHP 11% kogu elektri tootmiseks kasutatavast kütusest).

Lit.: Sokolov E. Ya., Küte ja soojusvõrgud, M., 1975; Ryzhkin V. Ya., Soojuselektrijaamad, M., 1976.

V. Ya. Ryzhkin.

Suur Nõukogude entsüklopeedia. - M.: Nõukogude entsüklopeedia. 1969-1978 .

Sünonüümid: