1. Šta je električna energija?
Električna energija je temelj cjelokupne ekonomije zemlje i osnova postojanja modernog društva.
2. Recite nam koje vrste elektrana postoje u našoj zemlji. Koje su njihove specifičnosti?
Hidraulične elektrane (HE). Kao izvor kretanja koriste energiju kretanja vodenih masa. Karakteriziraju ih dugo vrijeme izgradnje i visoki troškovi, ali njihov rad je vrlo jednostavan i zahtijeva minimalan rad.
Termoelektrane (CHP). Rade na tradicionalne vrste goriva (ugalj, plin, lož ulje, treset). Postoje dvije vrste. U kondenzacijskim elektranama, izduvna para koja prolazi kroz turbinu se hladi, kondenzira i vraća u kotao. U termoelektranama, otpadna para zagrijava vodu koja se koristi za grijanje. Maksimalna udaljenost prijenosa tople vode je 20 km. CHP elektrane se grade mnogo brže i koštaju mnogo manje od hidroelektrana, ali zahtijevaju više radne snage za rad i konstantno vađenje i transport neobnovljivih fosilnih goriva. Uticaj ovih elektrana na životnu sredinu je veliki. Najveću štetu prave termoelektrane na ugalj, a najmanje plin.
Nuklearne elektrane (NPP) u Rusiji se uglavnom koriste za proizvodnju električne energije, iako već postoje toplotne stanice. Nuklearne elektrane su veoma složeni objekti. Treba ih razmatrati u okviru cjelokupnog nuklearnog gorivnog ciklusa: vađenje ruda uranijuma, njihovo obogaćivanje, proizvodnja gorivnih elemenata, proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama, prerada i odlaganje nuklearnog otpada. Završna faza ciklusa trebala bi biti zbrinjavanje nuklearnih elektrana nakon 20-25 godina rada.
Nuklearne elektrane ne zahtijevaju masovni transport goriva, pa se mogu graditi iu najudaljenijim područjima. Glavni pravci razvoja nuklearnih elektrana su razvoj sigurnih, ekonomičnih novih reaktora.
Geotermalna postrojenja koriste podzemnu toplinu. Postoji eksperimentalna plimna elektrana od 12 MW. Što se tiče energije vjetra ili sunca, njihova upotreba u Rusiji je izuzetno ograničena.
3. Kakav je odnos između raspoloživosti hidro resursa i lokacije hidroelektrana?
Najveće hidroelektrane u zemlji izgrađene su na rijekama istočnog Sibira (Angara, Jenisej). Na Angari, Jeniseju i drugim rijekama Rusije, izgradnja hidroelektrana se u pravilu odvija u kaskadama, koje su grupa elektrana smještenih u stepenicama duž toka vode, za dosljedno korištenje svoju energiju.
4. Raspodijeliti elektrane prema rastućem redoslijedu njihovog učešća u proizvodnji električne energije: a) nuklearne elektrane; b) termoelektrana; c) hidroelektrana.
Tačan odgovor: b) termoelektrana, c) hidroelektrana, a) nuklearna elektrana.
5. Utakmica.
Tip elektrane Naziv elektrane
Atomic. A. Mutnovskaya.
Hidroelektrana. B. Kostromskaya.
Geotermalni. V. Bratskaya.
Thermal G. Kurskaya
Atomic. A. Kurskaya.
Hidroelektrana. B. Bratskaya.
Geotermalni. V. Mutnovskaya.
Thermal G. Kostromskaya
7. Prema karti na str. 252-253 U prilozima se utvrđuje kako se nalaze najveće hidroelektrane, termoelektrane i nuklearne elektrane. Pokušajte objasniti ovakav smještaj elektrana.
Termoelektrane se nalaze ili u područjima proizvodnje goriva ili u područjima potrošnje energije. Glavni kapaciteti hidroelektrana koncentrisani su na sibirskim rijekama. Gotovo sve nuklearne elektrane nalaze se u evropskom dijelu Rusije, tj. koncentrisane uglavnom u područjima koja nemaju svoje rezerve goriva.
Struktura proizvodnje električne energije u nekim zemljama svijeta jasno odražava specifičnosti nacionalnih ekonomija država. One zemlje koje imaju resurse ugljovodonika ili imaju mogućnost da ih razmjenjuju po povoljnim uslovima fokusirane su na termoenergetiku. Zasigurno ih koriste i one zemlje čiji geografski reljef sadrži značajan riječni potencijal. Postojeći naučni potencijal zemlje koriste i za njihovu namjenu za proizvodnju nuklearne energije. Dakle, specifičnosti proizvodnje električne energije određene zemlje odražavaju glavne prednosti i pravce razvoja nacionalnih ekonomija koje predviđaju ili pokušavaju da predvide iscrpljenost energetskih resursa, isplativost proizvodnje energije, obnovljivost resursa, snagu energije. tokovi koji su toliko neophodni za održavanje sopstvene državne nezavisnosti.
9. U inostranstvu aktivno koriste ekološki prihvatljivu električnu energiju: vjetar, solarnu energiju. Kakvi su po vama izgledi korištenja energije vjetra i sunca u našoj zemlji? Šta ih koči?
U Rusiji je zadatak povećanje efikasnosti proizvodnje električne i toplotne energije kroz uvođenje naprednih tehnologija i moderne, visoko ekonomične opreme.
Što se tiče energije vjetra ili sunca, njihovo korištenje u Rusiji sada je moguće samo u obliku malih instalacija koje ne predstavljaju vrijednost proizvodnje. Realniji izgled je povećanje udjela korištenja prirodnog plina.
Istražite u svom domu. Saznajte: a) koliko električnih tačaka ima u njemu; b) koliko električnih uređaja; c) koji od njih stalno rade; koliko mjesečno i godišnje plaćate struju. Šta vaša porodica čini da uštedi energiju? Šta još možete predložiti da ga sačuvate?
A) u našoj kući postoji 10 električnih tačaka;
B) u našoj kući ima 18 električnih uređaja;
C) Stalno rade: frižider, električni kotao za grijanje, kompjuter, sat, ventilaciona jedinica;
D) mjesečno plaćamo 2 hiljade rubalja za struju, godišnje – 24 hiljade rubalja;
Za uštedu energije koriste se štedljive lampe i uređaji. Kao prijedlog, vrijedi razmotriti mogućnost prelaska na grijanje stambene zgrade prirodnim plinom.
klasa: 9
Ciljevi: formirati kod učenika ideju o ruskoj elektroprivredi kao avangardnom sektoru nacionalne ekonomije zemlje.
Zadaci:
- Obrazovni: produbljivanje znanja učenika o gorivno-energetskom kompleksu Rusije; objasni pojmove „elektroprivreda” i „energetski sistem”; dati predstavu o ulozi i značaju elektroprivrede za industriju i stanovništvo zemlje;
- Razvojni: razvijati vještine učenika u radu sa mapama i tekstom; promicati razvoj analitičkog i logičkog mišljenja;
- Obrazovni: gajiti interesovanje za geografiju matične zemlje, njenu privredu i ekologiju.
Vrsta lekcije: kombinovano.
Tehnička sredstva za obuku i materijalna podrška: Računar uključen - 1 komplet, Video projektor - 1 kom., Interaktivna tabla - 1 kom., Kompjuterski programi i mediji - 1 set, mapa "elektroprivrede Rusije", atlasi učenika, prezentacija ( Aneks 1) fotografije raznih elektrana, dijagrami, video klipovi.
Terminološki aparat: elektrana, termoelektrana, hidroelektrana, nuklearna elektrana, alternativni izvori energije, energetski sistem.
vrijeme: 45 minuta.
Tokom nastave
I. Organizacioni trenutak (1 min.)
II. Anketa za domaći zadatak (8 min.)
Test. Rad sa tekstom prezentacije.
Najveće rezerve uglja (opštegeološke) koncentrisane su u: (slajd 3)
A) Kuznjecki bazen
B) Pečorski basen
B) Tunguska kotlina
D) Donjecki basen
Basen je na prvom mestu u Rusiji po rezervama uglja (slajd 4)
A) Kuznjecki
B) Pechorski
B) Južni Jakut
Najjeftiniji ugalj (2-3 puta jeftiniji od Kuznjecka) u basenu (slajd 5)
A) Pečora
B) Donjeck
B) Kansk-Ačinsk
Najveća naftna i gasna baza u Rusiji je (slajd 6)
A) Zapadni Sibir
B) Volga region
B) Barencovo more
Na teritoriji Rusije postoje (slajd 7)
A) 26 rafinerija
B) 22 rafinerije
B) 30 rafinerija
D) 40 rafinerija
Ukupna dužina gasovoda u Rusiji je (slajd 8)
A) 140 hiljada km
B) 150 hiljada km
B) 170 hiljada km
D) 120 hiljada km
Rusija je u svetu po rezervama gasa (slajd 9)
A) 1. mjesto
B) 2. mjesto
B) 3. mjesto
Nacrtajte dijagram "Sastav kompleksa goriva i energije"
Rad sa tekstom (učenici dobijaju kartice sa tekstom, identifikuju greške u njemu i ispravljaju ih). Odgovori: 1) B; 2) A; 3) B; 4) A; 5) A; 6) B; 7) A. (slajd 10). Stručno ocjenjivanje rada u parovima. Dodatak 2
III. Proučavanje nove teme (slajd 12) (30 min.)
Plan.
- Značaj elektroprivrede za državu.
- Alternativni izvori energije.
1. Značaj elektroprivrede za državu.
Zapišite definiciju u svoju svesku (slajd 13)
Elektroprivreda je industrija koja proizvodi električnu energiju u elektranama i prenosi je na daljinu putem dalekovoda.
Rad sa statističkim materijalom iz tabele udžbenika (str. 125) „Dinamika proizvodnje električne energije u Rusiji u poslednjih 20 godina.“ Došlo je do pada proizvodnje krajem 1990-ih, ali trenutnog porasta proizvodnje.
Potrošači energije (slajd 14)
Glavni zahtjev je pouzdanost napajanja. Da bi to učinili, pokušavaju povezati sve elektrane s dalekovodima (PTL), tako da iznenadni kvar jednog od njih mogu nadoknaditi drugi. Tako se formira Jedinstveni energetski sistem (UES) zemlje (slajd 15).
Državni UES u elektroprivredi objedinjuje proizvodnju, prijenos i distribuciju električne energije između potrošača. U elektroenergetskom sistemu svaka elektrana ima mogućnost da izabere najekonomičniji način rada. UES Rusije objedinjuje više od 700 velikih elektrana, koje sadrže više od 84% kapaciteta svih elektrana u zemlji (slajd 16). Slajd karte (slajd 17).
Proizvodnja električne energije na različitim tipovima stanica prikazana je na dijagramu (slajd 18).
Faktori za lociranje elektrana različitih tipova: (slajd 19).
Svaka elektrana ima svoje karakteristike. Pogledajmo ih.
Vrste elektrana:
2. TPP– termalni. Rade na tradicionalna goriva: ugalj, lož ulje, gas, treset, uljni škriljac.
Efikasnost -30-70% (slajd 20, 21).
Faktori za postavljanje termoelektrana (slajd 22).
CHP je vrsta termoelektrane (slajd 23).
Prednosti i nedostaci termoelektrana (slajd 24).
Najveća termoelektrana u našoj zemlji je termoelektrana Surgut (kratka poruka učenika - napredni zadatak) (slajd 25).
Sledeći tip je
Hidroelektrane
3. Hidroelektrana– hidraulični. Koriste energiju padajuće ili pokretne vode, efikasnost je 80% (slajd 26).
Lokacija hidroelektrana je određena pomoću karte „Hidroenergetski resursi Rusije“ (slajd 27).
Na najvećim rijekama izgrađene su kaskade hidroelektrana (slajd 28).
Prednosti i nedostaci hidroelektrana (slajd 29).
Najveća hidroelektrana u Rusiji je Sayano-Shushenskaya (6,4 MW), gdje se 2009. godine dogodila katastrofa koju je izazvao čovjek (slajd 30).
Čeboksarska hidroelektrana je najbliža Republici Mari El (slajd 31).
Nuklearne elektrane.
4. Nuklearna elektrana- nuklearne elektrane. Koriste energiju nuklearnog raspada.
- Efikasnost -30-35% (slajd 32).
Princip rada nuklearne elektrane može se vidjeti u video klipu (slajd 33) ( Dodatak 3 , Dodatak 4). Na karti vidimo lokaciju nuklearne elektrane (slajd 34).
Prednosti i nedostaci nuklearnih elektrana (slajd 35).
Razmatrane vrste elektrana rade na sagorevanju mineralnog goriva, koje će neminovno nestati nakon određenog vremenskog perioda. Alternativni izvori energije će biti potrebni za zadovoljavanje budućih potreba za električnom energijom.
5. Alternativni izvori energije
Alternativne elektrane (slajd 36). Pogledajmo vrste alternativnih energija.
- Solarna energija. U Čuvašiji se gradi elektrana solarnih ćelija (slajd 37). (38) Solarni paneli već nalaze praktičnu primenu u glavnom gradu republike. U Botaničkoj bašti Yoshkar-Ola staklenik se osvjetljava i grije pomoću sunčeve energije (slajd 39).
- Energija vjetra. Slajd (40) prikazuje vjetroelektrane i vjetrenjaču u muzeju na otvorenom u Kozmodemjansku, Republika Mari El. Takvi mlinovi su korišteni u mnogim naseljima u zemlji.
- Unutrašnja energija Zemlje. (slajd 41). U kojem dijelu zemlje se nalaze plinske turbine? (slajd 42).
- Energija plime i oseke koristi se u TE Kislogubskaja (slajd 43)
IV. Refleksija (4 min.)
Koje ste nove stvari naučili o sebi?
- Koja vrsta elektrana prevladava u Rusiji?
- Koja je razlika između elektrana i stanica?
- Gdje je najbolje graditi hidroelektranu?
- Gdje su izgrađene njihove nuklearne elektrane?
- Šta je električna mreža?
V. Domaći (2 min).
(slajd 44, 45) Pročitajte udžbenik, 23. stav. Stavite na konturnu kartu: Balakovskaya, Beloyarskaya, Bilibinskaya, Bratkaya, Volzhskaya, Zeyskaya, Kola, Konakovskaya, Kursk, Leningradskaya, Obninskaya, Reftinskaya, Smolenskaya, Surgutskaya, Cheboksaryskaya. Zapišite probleme elektroprivrede i pokušajte pronaći rješenje problema.
Za zainteresovane:
- pogledajte seriju programa "Energija: kako to radi"
- myenergy.ru
Ocjene učenika.
Hvala na lekciji!
Književnost.
- Geografija Rusije. Stanovništvo i privreda 9. razred. Udžbenik V.P. Dronov, V.Ya. Rum.
- Razvoj časa iz geografije „Stanovništvo i privreda Rusije“ 9. razred. E.A. Zhizhina.
- Atlas i konturne karte iz geografije za 9. razred.
- Virtuelna škola Ćirila i Metodija. Časovi geografije 9.razred.
- Karta elektroprivrede Rusije Multimedijalni disk.
- Prezentacija za čas „Elektroenergetika. Vrste elektrana.”
Tehnološki proces pretvaranja sirovine (goriva) u finalni proizvod (električnu energiju) ogleda se u tehnološkim dijagramima elektrana.
Tehnološki dijagram termoelektrane na ugalj , prikazan je na slici 3.4. To je složen skup međusobno povezanih puteva i sistema: sistem za pripremu prašine; sistem dovoda goriva i paljenja (put goriva); sistem za uklanjanje šljake i pepela; put gas-vazduh; sistem paro-voda, uključujući parno-vodni kotao i turbinsku jedinicu; sistem za pripremu i opskrbu dodatnom vodom za nadoknadu gubitaka napojne vode; tehnički vodovodni sistem za hlađenje parom; sistem grijanja vode; elektroenergetski sistem, uključujući sinhroni generator, pojačani transformator, visokonaponsku rasklopnu opremu, itd.
Ispod je kratak opis glavnih sistema i tokova toka termoelektrane na primjeru termoelektrane na ugalj.
Rice. 3.3. Procesni dijagram elektrane na prah
1. Sistem za pripremu prašine. Put goriva. Čvrsto gorivo se doprema željeznicom u posebnim vagonima. 1 (vidi sliku 3.4). Na željezničkim vagama vagaju se gondole s ugljem. Zimi se gondole sa ugljem prolaze kroz staklenik za odmrzavanje, u kojem se zidovi gondole zagrijavaju zagrijanim zrakom. Zatim se gondola gura u uređaj za istovar - auto kiper 2 , u kojem se rotira oko uzdužne ose pod uglom od oko 180 0; ugalj se izbacuje na rešetke koje pokrivaju prijemne rezervoare. Ugalj iz bunkera se hranilicama dovodi do transportera 4 , preko kojeg dolazi ili do skladišta uglja 3 , ili kroz odjel za drobljenje 5 u bunkeru sirovog uglja kotlarnice 6 , u koji se može isporučiti i iz skladišta uglja.
Iz postrojenja za drobljenje gorivo ulazi u bunker sirovog uglja 6 , a odatle preko hranilica - u mlinove uglja 7 . Ugljena prašina se pneumatski transportuje kroz separator 8 i ciklon 9 u kantu za ugljenu prašinu 10 , a odatle hranilice 11 isporučuje se na gorionike. Vazduh iz ciklona usisava ventilator mlina 12 i dovodi u komoru za sagorevanje kotla 13 .
Cijeli ovaj put goriva, zajedno sa skladištem uglja, pripada sistemu snabdijevanja gorivom, koji opslužuje osoblje odjela transporta goriva termoelektrane.
Kotlovi na ugalj imaju i početno gorivo, obično lož ulje. Lož ulje se isporučuje u željezničkim cisternama u kojima se prije ispuštanja zagrijava parom. Pomoću prve i druge pumpe za podizanje dovodi se do mlaznica lož ulja. Početno gorivo može biti i prirodni gas koji se dovodi iz gasovoda preko gasne kontrolne tačke do gasnih gorionika.
U termoelektranama koje sagorevaju plinsko i naftno gorivo, ekonomičnost goriva je značajno pojednostavljena u odnosu na termoelektrane na prah. Skladište uglja, odjel za drobljenje, transportni sistem, bunkeri za sirovi ugalj i prašinu, kao i sistemi za sakupljanje i uklanjanje pepela postaju nepotrebni.
2. Put gas-vazduh. Sistem za uklanjanje šljake i pepela. Vazduh potreban za sagorevanje dovodi se u dovod vazduha
grijalice na parni kotao sa ventilatorom 14 . Vazduh se obično uzima sa vrha kotlarnice i (kod parnih kotlova velikog kapaciteta) izvan kotlarnice.
Gasovi koji nastaju tokom sagorevanja u komori za sagorevanje, nakon izlaska iz nje, prolaze sukcesivno kroz gasne kanale kotlovske instalacije, gde u pregrejaču pare (primarnom i sekundarnom, ako se vrši ciklus sa međupregrijavanjem pare) i voda ekonomajzer, toplota se prenosi na radni fluid, a grejač vazduha se dovodi u vazduh parnog kotla. Zatim u kolektore pepela (elektrofilteri) 15 gasovi se prečišćavaju od letećeg pepela i kroz dimnjak 17 usisivači dima 16 ispuštaju se u atmosferu.
Šljaka i pepeo koji padaju ispod komore za sagorevanje, grejača vazduha i kolektora pepela se ispiru vodom i dovode kroz kanale u pumpe za eksploziju. 33 , koji ih pumpaju u deponije pepela.
3. Put pare i vode. Para pregrijana u pregrijaču iz parnog kotla 13 kroz parovode i sistem mlaznica teče do turbine 22 .
Kondenzacija iz kondenzatora 23 turbine se napajaju kondenzatnim pumpama 24 kroz niskotlačne regenerativne grijače 18 u odzračivač 20 , u kojoj se voda dovede do ključanja; istovremeno se oslobađa agresivnih gasova O 2 i CO 2 koji su u njemu rastvoreni, što sprečava koroziju na putu para-voda. Voda se napaja iz deaeratora pomoću napojnih pumpi 21 kroz visokotlačne grijače 19 u ekonomajzer kotla, obezbeđujući predgrijavanje vode i značajno povećanje efikasnosti termoelektrane.
Put para-voda termoelektrane je najsloženiji i najodgovorniji, jer se na tom putu javljaju najviše temperature metala i najveći pritisci pare i vode.
Za funkcionisanje parovodnog puta potrebni su sistem za pripremu i dovod vode za nadoknađivanje gubitaka radnog fluida, kao i sistem tehničkog vodosnabdevanja termoelektrana za snabdevanje rashladne vode u kondenzator turbine.
4. Sistem za pripremu i dovod dodatne vode. Dodatna voda se dobija kao rezultat hemijskog prečišćavanja sirove vode, koja se vrši u posebnim filterima za ionsku izmjenu za hemijsku obradu vode.
Gubici pare i kondenzata zbog curenja na putu para-voda se u ovoj shemi nadopunjuju kemijski demineraliziranom vodom, koja se iz spremnika demineralizirane vode napaja prijenosnom pumpom u vod kondenzata iza turbinskog kondenzatora.
U hemijskoj radionici nalaze se uređaji za hemijski tretman vode za dopunu 28 (radionica za hemijsku obradu vode).
5. Sistem za hlađenje parom. Rashladna voda se dovodi u kondenzator iz bunara za dovod vode 26 cirkulacijske pumpe 25 . Rashladna voda zagrijana u kondenzatoru ispušta se u sabirni bunar 27 isti izvor vode na određenoj udaljenosti od mjesta unosa, dovoljnoj da se zagrijana voda ne miješa sa uzetom vodom.
U mnogim tehnološkim shemama termoelektrana, rashladna voda se pumpa kroz cijevi kondenzatora pomoću cirkulacionih pumpi 25 a zatim ulazi u rashladni toranj (rashladni toranj), gdje se zbog isparavanja voda hladi istom temperaturnom razlikom za koju je zagrijana u kondenzatoru. Sistem vodosnabdijevanja sa rashladnim tornjevima koristi se uglavnom u termoelektranama. IES koristi sistem vodosnabdijevanja sa bazenima za hlađenje. Kada dođe do evaporativnog hlađenja vode, isparavanje je približno jednako količini pare koja se kondenzira u kondenzatorima turbine. Zbog toga se sistemi vodosnabdijevanja moraju puniti, obično riječnom vodom.
6. Mrežni sistem za grijanje vode.Šeme mogu predvidjeti malu mrežnu instalaciju grijanja za daljinsko grijanje elektrane i susjednog sela. Za grijače mreže 29 ove instalacije, para dolazi iz turbinskih ekstrakcija, kondenzat se ispušta kroz vod 31 . Mrežna voda se dovodi do grijača i uklanja se iz njega kroz cjevovode 30 .
7. Elektroenergetski sistem. Električni generator koji se okreće parnom turbinom proizvodi naizmjeničnu električnu struju, koja ide kroz pojačani transformator do sabirnica otvorenog razvodnog uređaja (OSD) termoelektrane. Sabirnice pomoćnog sistema su takođe povezane sa terminalima generatora preko pomoćnog transformatora. Dakle, pomoćni potrošači agregata (elektromotori pomoćnih jedinica - pumpe, ventilatori, mlinovi, itd.) se napajaju iz generatora agregata. Za snabdijevanje električnom energijom elektromotora, rasvjetnih uređaja i uređaja elektrane postoji pomoćni električni razvodni uređaj 32 .
U posebnim slučajevima (hitne situacije, rasterećenje, puštanje u rad i gašenje), pomoćno napajanje se obezbjeđuje preko pomoćnog sabirničkog transformatora vanjskog razvodnog uređaja. Pouzdano napajanje elektromotora pomoćnih jedinica osigurava pouzdan rad energetskih jedinica i termoelektrana u cjelini. Prekid napajanja električnom energijom za sopstvene potrebe dovodi do kvarova i nezgoda.
Osnovna razlika između tehnološke šeme gasnoturbinske elektrane (GTU) i parne turbine je u tome što se u GTU-u hemijska energija goriva pretvara u mehaničku energiju u jednoj jedinici - gasnoj turbini, usled čega postoji nije potreban parni kotao.
Instalacija gasne turbine (slika 3.5) sastoji se od komore za sagorevanje KS, gasne turbine GT, vazdušnog kompresora K i električnog generatora G. Kompresor K usisava atmosferski vazduh, komprimira ga na prosečno 6–10 kg/cm 2 i dovodi ga u komoru za sagorijevanje KS. Gorivo (na primjer, solarno ulje, prirodni ili industrijski plin) također ulazi u komoru za sagorijevanje, koja gori u okruženju komprimovanog zraka. 
Rice. 3.4. Pojednostavljeni tehnološki dijagram plinske turbine
elektrane na tečno ili plinovito gorivo: T – gorivo; IN -
zrak; KS – komora za sagorevanje; GT – gasna turbina; K – vazdušni kompresor; G – električni generator
Vrući plinovi temperature 600–800 °C iz komore za sagorijevanje ulaze u plinsku turbinu GT. Prolazeći kroz turbinu, oni se šire do atmosferskog tlaka i, krećući se velikom brzinom između lopatica, rotiraju osovinu turbine. Izduvni plinovi izlaze u atmosferu kroz izduvnu cijev. Značajan dio snage plinske turbine troši se na rotaciju kompresora i drugih pomoćnih uređaja.
Glavne prednosti gasnoturbinskih jedinica u odnosu na parne turbine su:
1) nedostatak kotlarnice i hemijskog tretmana vode;
2) znatno manja potreba za rashladnom vodom, što omogućava korišćenje gasnoturbinskih jedinica u područjima sa ograničenim vodnim resursima;
3) znatno manji broj operativnog osoblja;
4) brzo pokretanje;
5) niži trošak proizvedene električne energije.
3.1.3. Sheme rasporeda termoelektrana
TE se dijele na blok i neblok na osnovu tipa (strukture) termičkog kruga.
Sa blok dijagramom sva glavna i pomoćna oprema postrojenja nemaju tehnološke veze sa opremom druge instalacije elektrane. U elektranama na fosilna goriva, svaka turbina se napaja parom samo iz jednog ili dva na nju priključena kotla. Parnoturbinsko postrojenje, čija se turbina pokreće parom iz jednog parnog kotla, naziva se monoblok, ako postoje dva kotla po turbini – dvostruki blok.
Sa neblok šemom Para iz TE iz svih parnih kotlova ulazi u zajedničku magistralu i samo se odatle distribuira na pojedinačne turbine. U nekim slučajevima moguće je usmjeriti paru direktno iz parnih kotlova na turbine, ali je zajednička spojna linija očuvana, tako da uvijek možete koristiti paru iz svih kotlova za napajanje bilo koje turbine. Vodovi preko kojih se voda dovodi do parnih kotlova (napojni cjevovodi) također imaju poprečne veze.
Blok termoelektrane su jeftinije od neblok termoelektrana, jer je raspored cjevovoda pojednostavljen, a broj armatura je smanjen. Lakše je upravljati pojedinačnim jedinicama na takvoj stanici; blokovske instalacije lakše je automatizirati. U radu, rad jedne jedinice ne utiče na susjedne jedinice. Prilikom proširenja elektrane, sljedeća jedinica može imati drugačiju snagu i raditi na novim parametrima. To omogućava ugradnju snažnije opreme sa višim parametrima na proširivu stanicu, tj. omogućava vam da poboljšate opremu i povećate tehničke i ekonomske performanse elektrane. Proces postavljanja nove opreme ne utiče na rad prethodno instaliranih jedinica. Međutim, za normalan rad blok termoelektrana, pouzdanost njihove opreme mora biti znatno veća od one kod neblok termoelektrana. Jedinice nemaju rezervne parne kotlove; ako je moguća produktivnost kotla veća od protoka potrebnog za datu turbinu, dio pare (tzv. skrivena rezerva, koja se široko koristi u neagregatnim termoelektranama) ne može se prenijeti u drugu instalaciju. Za parnoturbinska postrojenja sa međupregrijavanjem pare, blok dijagram je praktički jedini mogući, jer će dijagram neblok postrojenja u ovom slučaju biti previše složen.
U našoj zemlji su parnoturbinske instalacije termoelektrana bez kontrolisanog odvođenja pare sa početnim pritiskom P 0 ≤8,8 MPa i instalacije s kontroliranim izvlačenjem na P 0 ≤12,7 MPa, koji rade u ciklusima bez međupregrijavanja pare, izgrađeni su bez blokova. Pri višim pritiscima (kod IES na P 0 ≥12,7 MPa, a kod termoelektrana na P 0 = 23,5 MPa) sve parne turbinske jedinice rade u ciklusima sa međupregrijavanjem, a stanice sa takvim instalacijama su izgrađene u blokovima.
U glavnoj zgradi (glavnoj zgradi) nalazi se glavna i pomoćna oprema koja se direktno koristi u tehnološkom procesu elektrane. Međusobni raspored opreme i građevinskih konstrukcija naziva se raspored glavne zgrade elektrane.
Glavni objekat elektrane obično se sastoji od turbinske prostorije, kotlarnice (sa bunker prostorijom kada se radi na čvrsto gorivo) ili reaktorske prostorije u nuklearnoj elektrani i prostorije za odzračivanje. U mašinskoj prostoriji, uz glavnu opremu (prvenstveno turbinske jedinice), nalaze se: kondenzat pumpe, regenerativni grejači niskog i visokog pritiska, agregati napojnih pumpi, isparivači, parni pretvarači, mrežni grejači (kod termoelektrana), pomoćni grijači i drugi izmjenjivači topline.
U toplim klimama (na primjer, na Kavkazu, u srednjoj Aziji, itd.), U nedostatku značajnih padavina, prašnih oluja itd. CPP, posebno postrojenja za gas i naftu, koriste otvoreni raspored opreme. Istovremeno, nad kotlovima se postavljaju nadstrešnice, a turbinski agregati su zaštićeni lakim zaklonima; pomoćna oprema turbinskog agregata smještena je u zatvorenoj prostoriji za kondenzaciju. Specifični kubični kapacitet glavne zgrade CPP-a otvorenog rasporeda je smanjen na 0,2–0,3 m 3 /kW, što smanjuje troškove izgradnje CPP-a. U prostorijama elektrane za montažu i popravku elektroenergetske opreme ugrađuju se mostne dizalice i drugi podizni mehanizmi.
Na sl. 3.6. Prikazana je shema rasporeda agregata elektrane na prah: I – prostorija parogeneratora; II – mašinska soba, III – crpna stanica rashladne vode; 1 – uređaj za istovar; 2 – postrojenje za drobljenje; 3 – ekonomajzer vode i grijač zraka; 4 – pregrijači pare; 5 , 6 – komora za sagorevanje; 7 – gorionici na prah; 8 – generator pare; 9 – ventilator za mlin; 10 – bunker za ugljenu prašinu; 11 – hranilice za prašinu; 12 – parovodi za međupregrijavanje; 13 – odzračivač; 14 - parna turbina; 15 – električni generator; 16 – pojačani električni transformator; 17 – kondenzator; 18 – cjevovodi za dovod i odvod rashladne vode; 19 – kondenzat pumpe; 20 – regenerativni HDPE; 21 – pumpa za napajanje; 22 – regenerativni LDPE; 23 – ventilator; 24 – hvatač pepela; 25 – kanali za uklanjanje šljake i pepela; EE– struja visokog napona.
Na sl. 3.7 prikazan je pojednostavljeni raspored elektrane na plin i ulje snage 2400 MW, koji ukazuje na postavljanje samo glavne i dijela pomoćne opreme, kao i dimenzije konstrukcija (m): 1 - kotlovnica; 2 – odjeljak za turbinu; 3 – odeljak kondenzatora; 4 – odeljak generatora; 5 – odjeljak za odzračivanje; 6 – ventilator; 7 – regenerativni grijači zraka; 8 – distributivni sistem za sopstvene potrebe (RUSN); 9 - dimnjak.
Rice. 3.7. Tlocrt glavne zgrade tvornice plina i nafte
elektrane snage 2400 MW
Glavna oprema IES-a (kotlovske i turbinske jedinice) nalazi se u glavnoj zgradi, kotlovima i jedinici za pripremu prašine (kod IES-a koji sagorevaju npr. ugalj u obliku prašine) - u kotlarnici, turbinskim jedinicama i njihovim pomoćna oprema - u turbinskoj prostoriji elektrane. U CPP se ugrađuje uglavnom po jedan kotao po turbini. Kotao sa turbinskim agregatom i njihovom pomoćnom opremom čine poseban dio - monoblok elektranu.
Za turbine kapaciteta 150–1200 MW potrebni su kotlovi kapaciteta 500–3600 m 3 /h pare, respektivno. Ranije su državne elektrane koristile dva kotla po turbini, tj. dupli blokovi . Kod CPP-a bez međupregrijavanja pare s turbinskim jedinicama snage 100 MW ili manje, korištena je neblokovska centralizirana shema, u kojoj se para iz kotlova preusmjerava u zajednički parni vod, a iz njega se distribuira između turbina.
Dimenzije glavne zgrade zavise od snage opreme koja se u njoj nalazi: dužina jednog bloka je 30–100 m, širina 70–100 m. Visina mašinske prostorije je oko 30 m, kotlarnice je više od 50 m. Isplativost rasporeda glavne zgrade procjenjuje se otprilike specifičnim kubičnim kapacitetom, jednakim oko 0,7–0,8 m 3 /kW u termoelektrani na prah. , iu gas-ulju - oko 0,6–0,7 m 3 / kW. Dio pomoćne opreme kotlarnice (dimousisnici, ventilatori, sakupljači pepela, cikloni za prašinu i separatori prašine sistema za pripremu prašine) često se postavljaju van zgrade, na otvorenom.
CES se grade direktno u blizini izvora vode (rijeka, jezero, more); Često se pored CPP-a stvara akumulacija (ribnjak). Na teritoriji IES-a, pored glavne zgrade, nalaze se objekti i uređaji za tehničko vodosnabdevanje i hemijsko prečišćavanje vode, pogoni za gorivo, električni transformatori, razvodne aparature, laboratorije i radionice, skladišta materijala, kancelarijski prostori za osoblje koje opslužuje IEN. . Gorivo se na teritoriju CPP obično doprema vozovima. Pepeo i šljaka iz komore za sagorevanje i kolektora pepela uklanjaju se hidraulično. Na teritoriji IES-a se polažu železničke pruge i putevi i grade zaključci dalekovodi, inženjerske zemaljske i podzemne komunikacije. Površina teritorije koju zauzimaju objekti CPP je, u zavisnosti od kapaciteta elektrane, vrste goriva i drugih uslova, 25-70 hektara. .
Velike elektrane na ugalj na prah u Rusiji servisira osoblje po stopi od 1 osobe na svaka 3 MW kapaciteta (otprilike 1000 ljudi u elektrani kapaciteta 3000 MW); Osim toga, potrebno je osoblje za održavanje.
Snaga IES zavisi od resursa vode i goriva, kao i od zahteva zaštite životne sredine: obezbeđivanje normalne čistoće vazduha i vodenih bazena. Emisije produkata sagorevanja goriva u vidu čvrstih čestica u vazduh na području CPP-a su ograničene ugradnjom naprednih kolektora pepela (elektrofiltera sa efikasnošću od oko 99%). Preostale nečistoće, oksidi sumpora i dušika, raspršuju se pomoću visokih dimnjaka, koji su izgrađeni za uklanjanje štetnih nečistoća u više slojeve atmosfere. Dimnjaci visine do 300 m i više se izvode od armiranog betona ili sa 3-4 metalna stabla unutar armiranobetonske ljuske ili zajedničkog metalnog okvira.
Upravljanje brojnom raznolikom opremom IES moguće je samo na osnovu sveobuhvatne automatizacije proizvodnih procesa. Moderne kondenzacijske turbine su potpuno automatizirane. Kotlovska jedinica automatski kontroliše procese sagorevanja goriva, napajanje kotlovske jedinice vodom, održavanje temperature pregrevanja pare itd. Ostali IES procesi su takođe automatizovani: održavanje određenih režima rada, startovanje i zaustavljanje jedinica, zaštita opreme tokom nenormalnih i vanrednih uslova.
3.1.4. Glavna oprema termoelektrana
Na glavnu opremu termoelektrana uključuju parne kotlove (generatore pare), turbine, sinhrone generatore, transformatore.
Sve navedene jedinice su standardizovane prema relevantnim pokazateljima. Izbor opreme određen je prvenstveno tipom elektrane i njenom snagom. Gotovo sve novoprojektovane elektrane su blok tipa, a njihova glavna karakteristika je snaga turbinskih agregata.
Trenutno se proizvode serijski domaći kondenzacioni blokovi termoelektrana snage 200, 300, 500, 800 i 1200 MW. Za termoelektrane, uz blokove snage 250 MW, koriste se turbinske jedinice snage 50, 100 i 175 MW, u kojima je blok princip kombinovan sa pojedinačnim poprečnim vezama opreme.
Za datu snagu elektrane, raspon opreme uključene u pogonske jedinice odabire se prema njenoj snazi, parametrima pare i vrsti goriva koje se koristi.
3.1.4.1. Parni kotlovi
Parni kotao(PC) –
izmjenjivač topline za proizvodnju pare pod tlakom iznad atmosferskog, formiran zajedno sa pomoćnom opremom kotlovska jedinica.
Karakteristike računara su:
proizvodnja pare;
radni parametri pare (temperatura i pritisak) nakon primarnog i međupregrijača;
grijaće površine, tj. površina koju ispiraju dimni plinovi s jedne strane i napojna voda s druge strane;
Efikasnost, tj. omjer količine topline sadržane u pari i kalorične vrijednosti goriva korištenog za proizvodnju ove pare.
Karakteristike za računare su i težina, dimenzije, potrošnja metala i raspoloživa oprema za mehanizaciju i automatizaciju održavanja.
Prvi računari su bili sfernog oblika. Ovaj oblik je imao i PC koji je 1765. godine izgradio I. Polzunov, koji je stvorio prvu univerzalnu parnu mašinu i time postavio temelje za energetsku upotrebu vodene pare. U početku su računari bili napravljeni od bakra, a zatim od livenog gvožđa. Krajem 18. stoljeća, stupanj razvoja crne metalurgije omogućio je proizvodnju čeličnih cilindričnih PC-a od limova zakivanjem. Postepene promene u dizajnu računara dovele su do brojnih varijanti. Cilindrični kotao, koji je imao promjer do 0,9 m i dužinu od 12 m, montiran je oblogom od cigle, u kojoj su položeni svi plinski kanali. Grejna površina takvog PC-a formirana je samo u donjem delu kotla.
Želja za poboljšanjem parametara računara dovela je do povećanja dimenzija i povećanja broja protoka vode i pare. Povećanje broja niti je išlo u dva smjera: razvoj gasni cevni kotlovi, posebno lokomotivskih plinskih parnih kotlova, te razvoj vodocijevni kotlovi, koji su osnova modernih kotlovskih jedinica. Povećanje grejne površine vodocevnih kotlova praćeno je povećanjem dimenzija i, pre svega, visine kotla. Efikasnost računara dostigla je 93–95%.
U početku su računari sa vodenim cevima bili samo računari bar banalnog tipa , u kojem su snopovi ravnih ili zakrivljenih cijevi (kalemova) kombinirani s cilindričnim čeličnim bubnjevima (slika 3.8).
Rice. 3.8. Šematski dijagram kompjutera tipa bubanj:
1 – komora za sagorevanje; 2 – plamenik; 3 – sitaste cijevi; 4 -bubanj;
5 – cijevi za spuštanje; 6
– pregrijač pare; 7 – sekundarni (međupregrijač); 8
– ekonomajzer; 9
– grijač zraka.
U komori za sagorevanje 1
nalaze se gorionici 2,
kroz koji u ložište ulazi mješavina goriva i zagrijanog zraka. Broj i vrsta gorionika zavise od njihovog učinka, snage jedinice i vrste goriva. Tri najčešće vrste goriva su ugalj, prirodni plin i lož ulje. Ugalj se prvo pretvara u ugljenu prašinu, koja se kroz gorionike upuhuje u ložište pomoću zraka.
Zidovi komore za sagorevanje su iznutra prekriveni cevima (zaslonima) 3, koji apsorbuju toplotu iz vrućih gasova. Voda ulazi u sito cijevi kroz donje negrijane cijevi 5 iz bubnja 4, u kojoj se konstantno održava zadati nivo . Voda ključa u cijevima sita i kreće se prema gore u obliku mješavine vode i pare, a zatim ulazi u parni prostor bubnja. Dakle, tokom rada kotla dolazi do prirodne cirkulacije vode i pare u krugu: bubanj - donje cijevi - sitaste cijevi - bubanj. Stoga, kotao prikazan na sl. 3.8, naziva se bubanj kotao sa prirodnom cirkulacijom. Uklanjanje pare u turbinu se dopunjava dovodom napojne vode u bubanj kotla pomoću pumpi.
Para koja dolazi iz sitastih cijevi u parni prostor bubnja je zasićena i u ovom obliku, iako ima puni radni tlak, još uvijek nije pogodna za upotrebu u turbini, jer ima relativno nisku efikasnost. Osim toga, vlažnost zasićene pare tokom ekspanzije u turbini raste do granica koje su opasne za pouzdanost lopatica rotora. Stoga se para iz bubnja usmjerava u pregrijač 6, gdje mu se daje dodatna količina topline, zbog čega se pregrijava od zasićenja. Istovremeno, njegova temperatura raste na približno 560 ° C i, shodno tome, povećava se njegova performansa. Ovisno o lokaciji pregrijača u kotlu i, shodno tome, o vrsti izmjene topline koja se u njemu odvija, razlikuju se radijacijski, ekranski (polu-zračenje) i konvektivni pregrijači.
Pregrijači radijacije postavljaju na plafon komore za sagorevanje ili na njene zidove, često između cevi za sito. Oni, kao i zasloni za isparavanje, percipiraju toplinu koju emituje baklja sagorjelog goriva. Pregrejači ekrana, izrađeni u obliku odvojenih ravnih paravana od paralelno spojenih cijevi, ojačani su na izlazu iz peći ispred konvektivnog dijela kotla. Izmjena topline u njima se odvija i zračenjem i konvekcijom. Konvektivni pregrijači nalazi se u dimovodu kotlovske jedinice, obično iza paravana ili iza ložišta; to su višeredni paketi kalemova. Pregrijači koji se sastoje samo od konvektivnih stupnjeva obično se ugrađuju u kotlove srednjeg i niskog tlaka na temperaturi pregrijane pare ne višoj od 440–510 ºS. U visokotlačnim kotlovima sa značajnim pregrijavanjem pare koriste se kombinirani pregrijači pare, uključujući konvektivne, sitaste, a ponekad i radijacijske dijelove.
Pri pritisku pare od 14 MPa (140 kgf/cm2) i više, sekundarni (srednji) pregrijač se obično ugrađuje iza primarnog pregrijača 7 . On je, kao i primarni, formiran od čeličnih cijevi savijenih u zavojnice. Ovdje se šalje para koja je radila u cilindru visokog pritiska (HPC) turbine i ima temperaturu blisku temperaturi zasićenja pri pritisku od 2,5-4 MPa. . U sekundarnom (međupregrijaču) temperatura ove pare ponovo raste na 560 °C, pa se shodno tome povećava i njen učinak, nakon čega prolazi kroz cilindar srednjeg pritiska (MPC) i cilindar niskog pritiska (LPC), gde se širi. na pritisak izduvne pare (0,003–0,007 MPa ). Upotreba međupregrijavanja pare, uprkos složenosti konstrukcije kotla i turbine i značajnom povećanju broja parovoda, ima velike ekonomske prednosti u odnosu na kotlove bez međupregrijavanja pare. Potrošnja pare po turbini je otprilike prepolovljena, a potrošnja goriva je smanjena za 4-5%. Prisustvo međupregrijavanja pare također smanjuje vlažnost pare u posljednjim stupnjevima turbine, zbog čega se smanjuje trošenje lopatica kapljicama vode i blago povećava efikasnost turbine niskog pritiska.
Nadalje, u repnom dijelu kotla nalaze se pomoćne površine predviđene za korištenje topline dimnih plinova. U ovom konvektivnom dijelu kotla nalazi se vodeni ekonomajzer 8, gdje se napojna voda zagrijava prije ulaska u bubanj i grijač zraka 9, služi za zagrijavanje zraka prije nego što ga dovede do gorionika i kruga za pripremu prašine, što povećava efikasnost PC-a. Ohlađeni dimni gasovi temperature 120–150 °C usisavaju se dimovodom u dimnjak.
Daljnjim usavršavanjem PC-a s vodovodnim cijevima moguće je napraviti PC koji se u potpunosti sastoji od čeličnih cijevi malog prečnika, u koje s jednog kraja ulazi voda pod pritiskom, a s drugog izlazi para određenih parametara - tzv. jednokratni kotao
(Sl. 3.9). Dakle, radi se o PC-u u kojem dolazi do potpunog isparavanja vode tokom jednog (direktnog) prolaska vode kroz evaporirajuću grijaću površinu. Voda se dovodi do PC-a direktnog protoka pomoću napojne pumpe kroz ekonomajzer. Ovaj tip bojlera nema bubanj ili donje cijevi. 
Rice. 3.9. Šematski dijagram PC-a s direktnim protokom:
1
– ekrani donjeg radijacijskog dijela; 2
– gorionici; 3
– ekrani gornjeg radijacijskog dijela; 4
– sita pregrijač pare; 5
– konvektivni pregrejač; 6
– sekundarni pregrijač; 7
– ekonomajzer vode; 8
– snabdijevanje napojnom vodom; 9
– odvođenje pare u turbinu; 10
– dovod pare iz HPC-a za sekundarno pregrijavanje; 11
– odvođenje pare u komoru za centralno grijanje nakon sekundarnog pregrijavanja; 12
– odvod dimnih gasova u grejač vazduha
Grejna površina kotla može se zamisliti kao niz paralelnih namotaja, u kojima se voda tokom kretanja zagreva, pretvara u paru, a zatim se para pregreva do željene temperature. Ovi kalemovi se nalaze i na zidovima komore za sagorevanje i u dimovodnim kanalima kotla. Uređaji za sagorijevanje, sekundarni pregrijač i grijač zraka protočnih kotlova se ne razlikuju od kotlova na bubanj.
U bubanjskim kotlovima, kako voda isparava, koncentracija soli u preostaloj kotlovskoj vodi se povećava, a manji dio ove kotlovske vode, otprilike 0,5%, mora se uvijek izbaciti iz kotla kako bi se spriječilo povećanje koncentracije soli. iznad određene granice. Ovaj proces se zove purging kotao Za kotlove s direktnim protokom ova metoda uklanjanja nakupljenih soli nije primjenjiva zbog nedostatka količine vode, pa su standardi kvalitete napojne vode za njih mnogo stroži.
Još jedan nedostatak PC računara s direktnim protokom je povećana potrošnja energije za pogon napojne pumpe.
Računari s direktnim protokom obično se instaliraju na kondenzaciju elektrane, gdje se kotlovi napajaju demineraliziranom vodom. Njihova upotreba u termoelektranama povezana je sa povećanim troškovima za hemijsko prečišćavanje dodatne (dopunske) vode. Najefikasniji kotlovi sa direktnim protokom su za superkritične pritiske (iznad 22 MPa), gde drugi tipovi kotlova nisu primenljivi.
U agregatima se ugrađuje po jedan kotao po turbini ( monoblokovi), ili dva kotla pola kapaciteta. U korist dupli blokovi Ovo može uključivati mogućnost rada jedinice pri pola opterećenja na turbinu u slučaju oštećenja jednog od kotlova. Međutim, prisutnost dva kotla u bloku značajno komplicira cijeli krug i kontrolu bloka, što samo po sebi smanjuje pouzdanost bloka u cjelini. Osim toga, rad jedinice pri pola opterećenja je vrlo neekonomičan. Iskustvo brojnih stanica pokazalo je da monoblokovi ne mogu raditi ništa manje pouzdano od duplih blokova.
U blok instalacijama za pritiske do 130 kgf/cm 2 Koriste se kotlovi (13 MPa) i bubanjskog i protočnog tipa. U instalacijama za pritisak 240 kgf/cm 2 (24 MPa) i više Koriste se samo kotlovi sa direktnim protokom.
Kogeneracijski kotao je kotlovska jedinica termoelektrane (CHP), koja omogućava istovremeno snabdevanje parom toplotnim turbinama i proizvodnju pare ili tople vode za tehnološke, grejne i druge potrebe. Za razliku od IES kotlova, kotlovi za daljinsko grijanje obično koriste vraćeni kontaminirani kondenzat kao dovod vode. Za takve uslove rada najprikladniji su kotlovi na bubanj sa stepenastim isparavanjem. U većini termoelektrana kotlovi za grijanje imaju poprečne spojeve za paru i vodu. U Ruskoj Federaciji, u termoelektranama su najčešći bubanj kotlovi parnog kapaciteta 420 t/h (pritisak pare 14 MPa, temperatura 560 ºC). Od 1970. godine, u moćnim termoelektranama sa preovlađujućim toplotnim opterećenjima, kada se gotovo sav kondenzat vraća u čistom obliku, koriste se monoblokovi sa kotlovima s direktnim protokom parnog kapaciteta 545 t/h (25 MPa). , 545 ºS).
Grijanje PC-a također može uključivati vršni kotlovi za toplu vodu, koji se koriste za dodatno zagrijavanje vode kada se toplinsko opterećenje poveća iznad maksimuma koji se daje turbinskim ekstrakcijama. U ovom slučaju voda se prvo zagrijava parom u kotlovima na 110–120 ºS, a zatim u kotlovima na 150–170 ºS. Kod nas se ovi kotlovi najčešće postavljaju uz glavnu zgradu termoelektrane. Upotreba relativno jeftinih vršnih kotlova za grijanje tople vode za ublažavanje kratkotrajnih vršnih toplinskih opterećenja može dramatično povećati broj sati korištenja glavne opreme za grijanje i povećati efikasnost njenog rada.
Za opskrbu stambenim prostorima toplinom često se koriste plinsko-uljni kotlovi tipa KVGM koji rade na plin. Kao rezervno gorivo za takve kotlove koristi se lož ulje koje se zagrijava pomoću plinsko-uljnih parnih kotlova.
3.1.4.2. Parne turbine
Parna turbina(PT) je toplotna mašina u kojoj se potencijalna energija pare pretvara u kinetičku energiju parnog mlaza, a potonja se pretvara u mehaničku energiju rotacije rotora.
Oni su pokušavali stvoriti PT od davnina. Poznat je opis primitivnog PT koji je napravio Heron Aleksandrijski (1. vek pne). Međutim, tek krajem 19. veka, kada su termodinamika, mašinstvo i metalurgija dostigle dovoljan nivo, K.G. Laval (Švedska) i C.A. Parsons (Velika Britanija) je samostalno stvorio industrijski pogodne PT 1884–1889.
Laval je koristio ekspanziju pare u konusnim stacionarnim mlaznicama u jednom koraku od početnog do konačnog pritiska i usmjeravao rezultirajući mlaz (sa nadzvučnom brzinom ispuha) na jedan red radnih lopatica postavljenih na disk. PT koji rade na ovom principu nazivaju se aktivan PT. Nemogućnost dobivanja velike agregatne snage i vrlo velika brzina rotacije jednostupanjskih Lavalovih PT-a (do 30.000 o/min za prve uzorke) doveli su do toga da su zadržali svoju važnost samo za pogon pomoćnih mehanizama.
Parsons je stvorio višestepenu jet PT, u kojoj se ekspanzija pare vršila u velikom broju uzastopno lociranih faza ne samo u kanalima fiksnih (vodičkih) lopatica, već i između pokretnih (radnih) lopatica. Parsons jet PT se neko vrijeme koristio uglavnom na ratnim brodovima, ali je postepeno ustupio mjesto kompaktnijim kombiniranim aktivno-reaktivno PT u kojima je reaktivni dio visokog pritiska zamijenjen aktivnim diskom. Kao rezultat toga, smanjeni su gubici zbog curenja pare kroz otvore u aparatu lopatica, turbina je postala jednostavnija i ekonomičnija.
Aktivne PT elektrane su evoluirale ka stvaranju višestepenih dizajna, u kojima se ekspanzija pare vrši u nizu uzastopnih faza. To je omogućilo značajno povećanje jedinične snage PT-a, uz održavanje umjerene brzine rotacije potrebnu za direktnu vezu PT osovine s mehanizmom koji rotira, posebno s električnim generatorom.
Postoji nekoliko opcija dizajna za parne turbine, što im omogućava da se klasifikuju prema brojnim karakteristikama.
Prema smjeru vožnje razlikuje se protok pare aksijalni PT, u kojem se tok pare kreće duž ose turbine, i radijalni PT, smjer strujanja pare u kojem je okomit, a radne lopatice su smještene paralelno s osi rotacije. U Ruskoj Federaciji se grade samo aksijalni PT.
Po broju tijela (cilindara) PT se dijeli na jednotrupni, dvostruki trup I trotrupni(sa cilindrima visokog, srednjeg i niskog pritiska) . Dizajn sa više kućišta omogućava korištenje velikih dostupnih entalpijskih razlika postavljanjem velikog broja stupnjeva tlaka, korištenjem visokokvalitetnih metala u dijelu visokog tlaka i bifurkacijom toka pare u dijelu niskog tlaka. Istovremeno, takav PT se ispostavlja skupljim, težim i složenijim.
Po broju osovina razlikovati jednoosovinski PT, kod kojih su osovine svih kućišta na istoj osi, kao i dvostruka osovina ili tri osovine, koji se sastoji od dva ili tri paralelna jednoosovinska PT povezana zajedničkim termičkim procesom, a za brodske PT i zajedničkim zupčastim pogonom (mjenjačem).
Fiksni dio PT (kućište) je odvojiv u horizontalnoj ravni kako bi se omogućila ugradnja rotora. Kućište ima udubljenja za ugradnju dijafragme, čiji se konektor poklapa sa ravninom konektora kućišta. Duž periferije dijafragme nalaze se kanali mlaznica formirani od zakrivljenih lopatica izlivenih u tijelo dijafragme ili zavarenih za njega. Na mjestima gdje osovina prolazi kroz zidove kućišta ugrađuju se krajnje zaptivke labirintskog tipa kako bi se spriječilo curenje pare prema van (sa strane visokog pritiska) i usis vazduha u kućište (sa strane niskog pritiska). Labirintne zaptivke se takođe postavljaju na mestima gde rotor prolazi kroz dijafragme kako bi se sprečilo da para teče od stepena do stepena, zaobilazeći mlaznice. Na prednjem kraju osovine ugrađen je granični regulator (sigurnosni regulator) koji automatski zaustavlja PT kada se brzina rotacije poveća za 10-12% iznad nominalne. Zadnji kraj rotora je opremljen električnim pogonom za okretanje osovine za lagano (4-6 o/min) okretanje rotora nakon zaustavljanja PT, što je neophodno za njegovo ravnomjerno hlađenje.
Na sl. Na slici 3.10 je shematski prikazana struktura jednog od međufaza moderne parne turbine u termoelektrani. Scena se sastoji od diska sa lopaticama i dijafragme. Dijafragma je vertikalna pregrada između dva diska, u kojoj su fiksne vodeće lopatice smještene duž cijelog obima nasuprot radnih lopatica, formirajući mlaznice za širenje pare. Dijafragme su napravljene od dvije polovice sa horizontalnim razdjelom, od kojih je svaka pričvršćena u odgovarajuću polovicu kućišta turbine.
Rice. 3.10. Izgradnja jedne od etapa višeetapnog
turbine: 1 – osovina; 2 – disk; 3 – radna oštrica; 4 – zid cilindra turbine; 5 – rešetka mlaznice; 6 – dijafragma;
7
– zaptivač dijafragme
Veliki broj stupnjeva primorava turbinu da se napravi od nekoliko cilindara, postavljajući u svaki 10-12 stupnjeva. Kod turbina sa međupregrijavanjem pare, grupa stupnjeva se obično nalazi u prvom visokotlačnom cilindru (HPC), koji pretvara energiju pare iz početnih parametara u tlak pri kojem para ulazi u međupregrijavanje. Nakon međupregrijavanja pare u turbinama snage 200 i 300 MW, para ulazi u još dva cilindra - CSD i LPC.
Termoelektrana je preduzeće za proizvodnju električne i toplotne energije. Prilikom izgradnje elektrane rukovode se sljedećim, što je važnije: lokacija izvora goriva u blizini ili lokacija obližnjeg izvora potrošnje energije.
Postavljanje termoelektrana u zavisnosti od izvora goriva.
Zamislimo da, recimo, imamo veliko ležište uglja. Ako ovdje izgradimo termoelektranu, smanjit ćemo troškove transporta goriva. Ako uzmemo u obzir da je transportna komponenta u cijeni goriva prilično velika, onda ima smisla graditi termoelektrane u blizini rudarskih lokacija. Ali šta ćemo sa nastalom strujom? Dobro je ako postoji negdje u blizini da se proda, u okolini je nestašica struje.
Šta učiniti ako nema potrebe za novom električnom energijom? Tada ćemo biti primorani da nastalu električnu energiju prenosimo žicama na velike udaljenosti. A da bi se električna energija prenosila na velike udaljenosti bez velikih gubitaka, potrebno ju je prenositi preko visokonaponskih žica. Ako ih nema, onda će ih trebati povući. U budućnosti će dalekovodi zahtijevati održavanje. Za sve ovo će biti potreban i novac.
Postavljanje termoelektrana u zavisnosti od potrošača.
Većina novih termoelektrana u našoj zemlji nalazi se u neposrednoj blizini potrošača.
To je zbog činjenice da je korist od postavljanja termoelektrana u neposrednoj blizini izvora goriva jedena troškovima transporta na velike udaljenosti putem dalekovoda. Štaviše, u ovom slučaju postoje veliki gubici.
Prilikom postavljanja elektrane direktno pored potrošača, možete dobiti i ako izgradite termoelektranu. Možete pročitati detaljnije. U ovom slučaju, troškovi isporučene topline su značajno smanjeni.
Ako se postavi direktno pored potrošača, nema potrebe za izgradnjom visokonaponskih dalekovoda, dovoljan je napon od 110 kV.
Iz svega gore napisanog možemo izvući zaključak. Ako je izvor goriva daleko, onda je u sadašnjoj situaciji bolje graditi termoelektrane, ali blizu potrošača. Veće koristi se postižu ako su izvor goriva i izvor potrošnje električne energije u blizini.
Dragi posjetitelji! Sada imate priliku da vidite Rusiju.