Принцип работы и устройство тепловой электростанции (ТЭС/ТЭЦ)

Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО₂, которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО₂ закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO₂ – оксид серы. Далее происходит удаление СО₂ с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Да и ядерные электростанции тоже на паровых турбинах,просто там котел не угольный,ядерный.И солнечные электростанции тоже на пару,это те что в жарких пустынных местах.Казалось бы что солнечные батареи это просто фигня по сравнению с гигантскими ТЭС или ГЭС не говоря уже о АЭС?Ведь эффективными солнечные электростанции могут быть только в Австралии или Сахаре . Как маломощная солнечная батарея может хоть в чем то создавать конкуренцию этим Титанам?Неужели»зеленые» этого не понимают?Но всё дело в подходе к электроснабжению.В природе нет центральных станций хлорофилла снабжающих целый лес,каждое растение это солнечная министанция.Если каждый дом будет оснащён солнечной батареей и ветряком то электроэнергия будет поставляться только тогда когда когда будет нехватка энергии от батареи.А если еще и будет большой повербанк то еще лучше.Но при таком раскладе теряют деньги владельцы больших электростанций?И они запускают свое влияние на то чтобы ставить палки в колеса этим идеям.

Ответить

Если на свой дом вы поставите ветряк вас линчуют соседи. В Новосибирске есть фанат альтернативной энергии, на участке собрал все варианты. Вот от ветряка ему пришлось отказаться по выше указанной причине.

Ответить

Короче,владельцы электростанций хают во всю зеленые технологии.Ведь столько денег которые собирают с населения они не дополучат.Но вместо того чтобы сделать по уму как некоторые когда владельцы электростанций которые вкладывают свои средства в производство этих самых солнечных батарей и тем самым отбывают свои доходы.У нас как обычно все по другому.Что например мешает у нас господину Ахматову чтобы вложить деньги в производство и обслуживание солнечных батарей или ветряков вместо того чтобы употреблять свое влияние на противоположные действия. Ведь иностранное оборудование стоит еще очень дорого,а возвращение экономики ВВП Украины к довоенному уровню прогнозируют только через 3-4 года.И то того не факт.

Ответить

Стоимость киловатта энергии от солнечной панели в 4-5 раз дороже чем из розетки даже с учетом эксплуатации в течении 15 лет. Поэтому ее экономично использовать на удаленных объектах, так как электроэнергия от дизеля будет еще дороже.

Ответить

Ну да.Только немцы,голландцы и другие этого не знают.И порой половину энергии получают из альтернативной энергетики.Но обычно четверть -треть.Откуда им это знать?Вот и строят на полях ветряки,смотришь из туристического автобуса ровная дорога,подстриженные,аккуратные поля и ветряки.Один за другим.Ни хрена короче немцы не понимают.Зачем столько настроили?

Ответить

Ключевое слово — в полях. Подальше от жилья. У меня сосед чуть по морде не получил из-за вертушки на флюгере. Вы не представляете, как бесит это жужжание в любой час суток.

Ответить

Видел в на некоторых ресурсах что российские чиновники хотят отделить российский интернет от мирового,да и границу прикрыть.Так что возможно вам и не будет с кем спорить.Избавитесь от моей прямоты,которая как луч фонарика светит прямо в глаза.Что бывает неудобно.Короче не будет кому высвечивать,светить.

Ответить

Ну вряд ли такой такой идиотизм воплотится в жизнь. Любая думка — самый большой цирк в стране. А там есть и белые и рыжие клоуны. профессионалы и любители. Для ваших соотечественников запрет яндекса и прочего не сильно помешал.

Ответить Диванный иксперт 8 марта 2018 в 12:40

Превращение России в Северную Корею уже не за горами, чтобы сохранить свой образ жизни политические проститутки пойдут на многое, предполагаю, в случае массовых возмущений приказы на расстрелы отдатут без малейших сожалений, им есть что терять в отличии от тех, кому уже почти нет.
Что касается зеленой энергетики, кто считает во сколько обходятся последствия Чернобыля, а заражение тихого океана Фукусимой, а во что обходятся устранение выбросов ТЭЦ.
Говорят, что при производство солнечных панелей грязное, однако, прогресс в технологическом развитии панелей не стоит на месте и КПД растет, поиски более перспективных технологий идут.
Электромобили вполне могут технологически двинуть развитие ветряных генераторов и батарей, странно, что предпочли зарядку батарей, а не замену на станции.

Ответить

«политические проститутки пойдут на многое» полностью согласен, просить санкций к собственному народу, до этого надо еще додуматься.
» в случае массовых возмущений приказы на расстрелы» в любом обществе порядка 2% неадекватных людей, чтобы создать массовость придется долго их свозить в Москву. Хотя 2% от населения и гостей Москвы это уже много.
Мантры зеленых мошейников почему то не озвучивают откуда берутся аккумуляторы и куда они потом пропадают. Также не говорят стоимость аккумуляторов и срок их жизни. 70% стоимости солнечной энергии это стоимость аккумуляторов.

Ответить

Интересная особенность природы. Порядка 2% от населения нервно нестабильные люди. Даже если их устранить (вспомните, уничтожение психбольных при Гитлере) очень скоро этот процент восстанавливается. Съежают с катушек еще вчера нормальные люди. Так что, как бы вы не хотели, уважаемый «иксперт» массовых расстрелов не будет, а вот с свободным местом в дурдоме будут проблемы.

Ответить

Ответить

Напишите комментарий..Я Джурамурод Эшов из таджикистана хочи работу в ТЭЦ

Ответить

,,Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.»
Автор в курсе,сколько углекислого газа выделяется на ТЭС,работающей на угле?По весу это 48/14=3.42 во столько раз больше,чем вес сожжённого угля.Это не большая ТЭС,мощностью 10000 квт будет производить за год около 30 тысяч тонн углекислоты,которую необходимо сжать и захоронить.И сколько ж будет стоить энергия,полученная таким способом?Автор может привести,хоть один пример ТЭС,работающей подобным образом?

Ответить Геннадий 19 октября 2020 в 03:34

Ни одна ТЭС, так не работает,100% — вранье. Как 100%- вранье и о том, что тепловые сети вырабатывают тепловую энергию для подогрева воды, получая от ТЭЦ- уже готовую подогретую воду после выработки ЭЭ, то есть ТЭЦ отработанный пар не выводит весь в конденсат, в градильны,а направляет в специальные подогреватели холодной воды,и подогрев зимой до 120° ,а летом до 70°, направляет насосами в тепловые сети, а задачатепловых сетей доставить горячую воду до потребитея,то есть в тепловые узлы домов, где эта подогретая вода будет направлена в стояки отопления и в стояки подачи горячей воды. А ТЕПЛОВЫЕ сети нам всем потребителям страны выставляет в квитанциях за отопление в Гкал, это обозначает затраты на получения тепловой энергии путем сжигания угля в топке котлаТЭЦ,,получения пара,который под.большим давлением и температурой попадая,на лопатки турбины вращает вал соединенный с валомгенератора,получая,ЭЭ,пройдя через турбину давление и температура снижается,пар напрвляется на подогрев воды, а тепловые сети несут затраты только на процесс доставки,но ни как на подогрев,это значит ,что тепловые сети затрат на подогрев не несут,а оплату с нас берут.со всего населения страны,кто пользуется услугами ТЭЦ,а не котельных,которые действительно несут затраты на подогрев воды,потому что это их основная деятельность выработать пар,подгреть воду и доставить ее потребителю, котельная ЭЭ не вырабатывает,ее основная деятельность обеспечить население теплом, а ТЭЦ обеспечить потребителя ЭЭ, и дополнительно неся затраты только на передачу подогретой воды в трубопроводы тепловой сети.Принимая закон о Теплоснабжении даже не удосужились проверить что им впаяло министерство ЖКХ, есть ли хоть один инденерв лепутатах гос.думы

Ответить

Ответить

Жил недалеко от такой ТЭЦ. Давно подозреваю что ТЭЦ работают на ядерных таблетках Уран-235 (обогащение 3,3%). Одна такая эквивалентна 400кг каменного угля. Ни черного дыма в больших количествах от ТЭЦ ни длинных процессий грузовиков или вагонов к|от никогда не наблюдал.

Электростанции для систем отопления

Первая в России гибридная солнечно-дизельно-дровяная контейнерная система автономного тепло- и электроснабжения.

Используем энергию солнца, дров и дизеля в автоматическом режиме. Не нужно согласовывать и прокладывать ЛЭП, газовые и тепловые магистрали.

Автономная модульная МИНИ-ТЭС

ЭНЕРГОСТАНЦИЯ на МЕСТНОМ ТОПЛИВЕ

Производятся с учетом индивидуальных требований за 8-10 недель. Тепло и электричество автономно уже через несколько часов после доставки на место. Магистрали не нужны, согласований не требуется.

Работает автономно и автоматически на любой древесине и небольшом количестве дизельного топлива.

Идеально подходят для автономного энергоснабжения любых жилых и нежилых объектов: домов, поместий, усадеб, поселков, ферм, гостиниц, стройплощадок, спортзалов, торговых центров, теплиц и т.п.

Котельная составляется из 1, 2 или 3 стандартных контейнерных блоков

КАКОЕ ТОПЛИВО ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В ЭНЕРГОСТАНЦИИ И ГДЕ ЕГО БРАТЬ?

ПЕЛЛЕТЫ

Древесные гранулы (пеллеты) производятся из отходов деревообработки. Россия входит в число мировых лидеров по производству пеллет. Производство не монополизировано. Сотни независимых производителей и торговых компаний конкурируют между собой. Цена на пеллеты стабильна и не растет необосновано. По энергетическому содержанию 2 тонны пеллет эквивалентны 1000 м3 природного газа, 1000 л дизельного топлива или 1510 л сжиженного газа.

ЩЕПА И ПЕЛЛЕТЫ

Древесная щепа — это мелко раздробленная древесина. Главные преимущества — доступность получения и, как следствие, очень низкая цена на этот вид топлива. Щепу можно покупать в готовом виде или дробить самостоятельно из неделовой древесины (приобретаемой или собственной). Отопление на щепе дешевле, чем на магистральном газе. 12 м3 щепы энергетически эквивалентны 1000 м3 газа, 1000 л дизеля или 1510 л пропана.

ПЕЛЛЕТЫ+ДРОВА

Дрова — самый распространенный вид топлива и один из самых дешевых. В сочетании с древесными гранулами пеллетно-дровяная система отопления достаточно автоматизирована (пеллеты), но при этом позволяет также сжигать дешевые дрова в ручном режиме с закладками дров 1-2 раза в сутки. Идеальный вариант для небольших удаленных объектов, расположенных непосредственно в лесу.