Тепловые электростанции (ТЭС). Гэс тэс

Тепловые электростанции (ТЭС)

На рис.1 представлена схема устройства ТЭС.

Рисунок 1 Схема устройства ТЭС

1 – пароперегреватель; 2 – паровая турбина; 3 – генератор электрической энергии; 4 – насос; 5 – топка котла; 6 – котел; 7 – конденсатор.

Органическое топливо (уголь, сланцы, газ, мазут) подается в топку котла 5 и там сжигается. Вода в котел 6 подается насосом 4. Там она нагревается и испаряется, образуется насыщенный пар (насыщенный пар имеет температуру насыщения, величина которой зависит от давления: чем больше давление, тем выше температура насыщения). В пароперегревателе 1 температура пара повышается до требуемой величины. Далее пар поступает в паровую турбину 2, в которой тепловая энергия превращается в механическую энергию. В электрическом генераторе 3, ротор которого приводится во вращение турбиной, механическая энергия превращается в электрическую энергию. Выходящий из турбины пар поступает на конденсатор 7, по трубкам которого пропускается охлажденная вода, температура которой равна температуре окружающего воздуха. Вода из конденсатора подается в котел. Цикл замыкается.

Характеристики ТЭС

Технико–экономические показатели.

Эффективность ТЭС определяется в первую очередь стоимостью установленного киловатта К ( ) (то есть. величина капитальных вложений) и себестоимостью выработанной энергии С ( ).

Вместо них может быть использован так называемый приведенный или расчетный коэффициент, рассчитываемый по формуле:

(1)

где (ч/год) – число часов работы тепловой электростанции за год на полной мощности;

(1/год) – коэффициент, представляющий собой обратную величину срока окупаемости (обычно принимается , что соответствует 7–ми годам окупаемости).

Т (срок окупаемости) .

Таким образом, в формуле (1) первое согласное – это “налог”, которым облагается единица выпускаемой продукции (то есть, КВт·ч электроэнергии), чтобы

Если сравнить удельные капиталовложения для ТЭС, то они значительно, ниже, чем для ГЭС и АЭС. Сроки строительства ТЭС значительно короче. Единственное, что себестоимость выработанной электроэнергии на ГЭС и АЭС ниже, чем на ТЭС. Тем не менее, невозможно сделать вывод, что в разных случаях наиболее выгодная именно ГЭС и АЭС. Естественно ГЭС строят на реках, ТЭС – вблизи добычи топлива, а АЭС нельзя строить вблизи населенных пунктов. В общем, выбор типа станции в большей степени обусловлен ее места расположения.

Установленные мощности и выработка электроэнергии

на ТЭС, ГЭС и АЭС в странах СНГ, %

Таблица 1

Виды электростанций	Мощности	Выработка
1985г	2000г	1985г	2000г
ТЭС
ГЭС
АЭС

В целом ТЭС являются вполне конкурентоспособными (см. табл.1).

Производство электроэнергии (млрд. кВт·ч)

Таблица 2

Страна	1960г	1970г	1980г	1990г
США	844 (100%)	1640 (194%)	2345 (278%)	3000(355%)
Япония	112 (100%)	361 (323%)	578 (517%)	800 (715%)
СССР	292 (100%)	741 (254%)	1294 (443%)	1860 (1860%)

Вопрос о ресурсах.

Вопрос о ресурсах для ТЭС рассмотрен, откуда видно, что его хватит на несколько сотен лет.

3) Вопрос об экологии.

Самым трудным и сложным является вопрос об экологии, так как ТЭС является самым большим источником загрязнения (газообразными продуктами). Если при борьбе с сажей и окисями углерода (СО) золоуловители, то борьба с окисями азота и особенно серы требует огромных затрат.

Наиболее безвредным топливом для ТЭС является газ (метан СН4). Если газ содержит серу, то ее обычно извлекают из него до сжигания.

ЛЕКЦИЯ №2

Газовые турбины (ГТ)

Примеры построения газотурбинных энергетических установок

Можно уверенно сказать, что газовые турбины найдут широкое применение в энергетике. Рассмотрим схему газотурбинной установки (рис. 1).

Рисунок 1 Принципиальная схема газотурбинной установки

с и регенерацией тепла

Р – регенератор; ВК – воздушный компрессор; КС – камера сгорания;

ГТ – газовая турбина; ПД – пусковой двигатель; ТН – топливный насос;

ГК – газовый компрессор

Жидкое или газообразное топливо подается с помощью топливного насоса (ТН) или газового компрессора (ГК) в камеру сгорания (КС). Туда же подается воздух, предварительно подогретый в регенеративном подогревателе (Р) за счет тепла отработавших продуктов сгорания.

Образовавшиеся при горении топлива газы (продукты сгорания) поступают из камеры сгорания (КС) в газовую турбину (ГТ).

Продукты сгорания, имеющие обычно температуру свыше , поступают в сопла турбины (выполненные из металла каналы, установленные в статоре турбины, то есть остающиеся неподвижными). В соплах тепловая энергия продуктов сгорания преобразуется в кинетическую энергию потока газа. При этом температура и давление продуктов сгорания уменьшаются, а скорость струи газа растет. Струя продуктов сгорания поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на ее диске, жестко связанном с валом. Таким образом, вал, диск и рабочие лопатки, вращающиеся как единое целое, представляют собой ротор турбины.

Кинетическая энергия струи газа во время протекания по каналам, образуемым рабочими лопатками, уменьшается, но зато увеличивается кинетическая энергия ротора турбины, что и требуется.

Если ротор турбины связан с электрическим генератором, то вырабатывается электрическая энергия, а если с воздушным компрессором, то осуществляется сжатие воздуха и подача его потребителю. Если газовая турбина предназначена для перекачки природного газа по газопроводу, то турбина приводит в движение уже не воздушный, а газовый компрессор.

Каков же механизм превращения кинетической энергии струи газа на рабочих лопатках в кинетическую энергию ротора турбины?

Было бы неправильно думать, что ротор турбины приобретает вращательное движение за счет удара струи газа о рабочие лопатки.

Наоборот, конструкторы стараются избежать входного удара струи газа о рабочие лопатки, так как такой удар лишь снижал бы КПД турбины.

Поэтому каналы, образуемые рабочими лопатками, имеют криволинейный характер. Протекая по такому каналу, поток газа меняет свое направление и величину скорости. Благодаря центробежной силе он оказывает давление на вогнутые поверхности рабочих лопаток. Именно в силу этого рабочие лопатки, диск турбины, вал, то есть, ротор турбины, а, следовательно, и жестко связанный с ним ротор электрического генератора, приводятся во вращательное движение и происходит выработка электроэнергии.

Современные газовые турбины совершенные, обычно многоступенчатые (имеющие несколько рядов сопловых устройств и рабочих лопаток) машины, рассчитанные на высокую начальную температуру продуктов сгорания.

Наиболее широкое распространение газовые турбины получили в авиации. В 40–х годах XX в. на смену поршневым двигателям внутреннего сгорания, оказавшимся не в состоянии преодолеть звуковой барьер , для чего требовалось резкое повышение мощности, пришли реактивные двигатели, в которых используются газовые турбины.

На рис. 2 и 3 представлены соответственно схемы турбовинтового и турбореактивного авиационных двигателей.

В турбовинтовых двигателях тяга создается как воздушным винтом, так и за счет истечения продуктов сгорания через реактивное сопло, в то время как в турбореактивных авиационных двигателях тяга создается только в результате истечения из реактивного сопла продуктов сгорания с большой скоростью.

В обоих типах этих авиационных двигателей обязательным элементом является газовая турбина, задача которой заключается в приводе воздушного компрессора, а в турбовинтовом двигателе – также в приводе воздушного винта.

В энергетике газовая турбина используется в качестве пикового двигателя. В течение суток потребление электроэнергии не одинаково. В часы пик они значительно выше среднесуточного. То есть целесообразно иметь мощность электрической станции соответствующую среднесуточному потреблению, а в часы пик – покрывать недостаток за счет специальной пиковой мощности, так как она необходима в течение 1,5–2 часов.

Рисунок2 Турбовинтовой авиационный двигатель:

1 – входное устройство; 2 – компрессор; 3 – камера сгорания; 4 – турбина,

5 – реактивное сопло; 6 − воздушный винт

Рисунок 3 Турбореактивный авиационный двигатель:

1 – входное устройство; 2– компрессор; 3 – камера сгорания; 4– корпус двигателя; 5– сопловой аппарат; 6– турбина; 7 – реактивное сопло

Недостатками газовых турбин является большой расход топлива.

Газовые турбины находят широкое распространение в парогазовых установках тепловых электростанций. На рис. 4 представлена схема простейшей установки со сбросом еще горячих газов (продуктов сгорания) – 3, поступающих из газовой турбины Тв котел-утилизатор КУ.

Топливо 2(газотурбинное, жидкое) поступает в камеру сгорания КС, куда также с помощью компрессора Кподается воздух. Компрессор размещен на одном валу с газовой турбиной Т и электрическим генератором; компрессор К и генератор приводятся в действие газовой турбиной Т.

В котле-утилизаторе КУ за счет тепла продуктов сгорания 3вода 6 превращается в пар 5,поступающий в паровую турбину ПТ, на одном валу с которой находится второй электрический генератор. Такого рода парогазовая установка позволяет использовать (утилизировать) тепло отработавших в газовой турбине продуктов сгорания 3. Охладившиеся в котле-утилизаторе продукты сгорания 4выбрасываются наружу. Отработавший в паровой турбине ПТ пар поступает, как обычно, в конденсатор, в котором отдает тепло охлаждающей воде, превращается в конденсат и затем с помощью питательного насоса 6снова поступает в котел-утилизатор.

Рисунок 4 Принципиальная схема ПГУ с парогенератором

утилизационного типа:

1 – воздух из атмосферы; 2 – топливо; 3 – отработанные в турбине газы;

4 – уходящие газы; 5 – свежий пар; 6 – питательная вода;

КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; ВК – компрессор; ПТ – паровая турбина; КУ – котел-утилизатор.

ЛЕКЦИЯ №3

Атомная энергетика

infopedia.su

это то такое? ТЭС Украины

Украинская энергетика имеет в своем составе электрогенерирующие предприятия всех возможных типов – ТЭС, ГЭС, АЭС. На стабильность работы первого типа сильное влияние оказывает текущая экономическая ситуация, ухудшение которой обусловлено сокращением поставок угля с Донбасса.

Определение ТЭС

Итак, ТЭС – это электростанция, энергоблоки которой сначала преобразуют химическую энергию сжигаемого углеводородного топлива (угля, газа, мазута) в тепловую энергию водяного пара, затем в механическую энергию роторов приводных турбин и синхронных генераторов, и, наконец, в электрическую энергию, выдаваемую через обмотки статоров генераторов в электрическую сеть.

ТЭС могут быть как крупными энергопредприятиями мощностью в несколько тысяч мВт, так и относительно небольшими объектами мощностью от нескольких сот кВт до нескольких мВт.

Поскольку их работа всегда сопровождается сжиганием углеводородного топлива с выбросом в атмосферу большого объема дымовых газов, то ТЭС – это серьезный фактор загрязнения природной среды. Поэтому работа этих предприятий всегда находится под пристальным вниманием как государственных служб экологического контроля, так и общественности.

Классификация ТЭС

Она выполняется по принципу конструкции их энергетических агрегатов. Выделяют несколько их типов.

1. Котлотурбинные ТЭС – это ЭС с обязательным этапом производства водяного пара. В составе их энергоагрегатов имеются паровые котлы и паровые турбины. Среди них выделяют:

• Конденсационные ЭС (КЭС). В советский период их именовали государственными районными электростанциями (ГРЭС). Они производят только электроэнергию.

• Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ). У этих предприятий есть, в отличие от КЭС, кроме производства электроэнергии, еще и дополнительная функция производства пара и горячей воды для нужд отопления.

2. Газотурбинные ЭС. В их энергоагрегатах нет паровых котлов, а приводные газовые турбины вращаются энергией горячих дымовых газов, образуемых при сжигании топлива (природного газа, дизтоплива).

3. Парогазовые ТЭС – это аналог ТЭЦ, в котором пар производится за счет остаточного тепла дымовых газов, отводимых из газовых турбин.

4. Дизельные ЭС.

5. Комбинированные ЭС.

Общая характеристика энергетики Украины

В стране работают четыре АЭС, каскад из пяти мощных ГЭС на Днепре, Днестровская ГАЭС, ряд ГЭС на реках Закарпатья, а также около полусотни ТЭС и ТЭЦ различной мощности – от 20 мВт (Львовская ТЕЦ-1) до 3600 мВт, которую имеет крупнейшая ТЭС - Запорожская. Такую же мощность имеет и Углегорская ТЭС, но она находится вблизи линии противостояния на Донбассе и работает с неполной нагрузкой.

В Украине создана Объединенная энергосистема (ОЭС), в которую входят четырнадцать ТЭС, четыре АЭС, семь ГЭС, три ГАЭС, а также девяносто семь ТЕЦ, малые ГЭС, ВЭС, СЭС и др. Установленная мощность ЭС ОЭС Украины составляет 53,78 млн кВт. В 2012 году ими было выработано 198,119 млрд кВт∙час электроэнергии.

При этом АЭС выдают в сеть стабильную мощность независимо от времени суток, а ТЭС Украины, наряду с ее ГЭС, работая с переменной мощностью, покрывают суточные пиковые нагрузки.

Основные энергогенерирующие компании

Централизованное производство электроэнергии в ОЭС Украины осуществляют ЭС, входящие в состав семи энергогенерирующих предприятий. Из них четыре компании с общей установленной мощностью 18,2 млн кВт – "Киевэнерго", "Днепроэнерго", "Западэнерго", "Востокэнерго" – входят в состав Донецкой топливной энергетической компании (ДТЭК), которую через свой холдинг «Систем кэпитал менеджмент» контролирует олигарх Ринат Ахметов. Небольшую компанию "Донбассэнерго" с установленной мощностью 2,855 млн кВт контролирует компания «Энергоинвест холдинг» из Донецка. И наконец, две оставшиеся компании находятся под контролем государства. Это "Центрэнерго" с установленной мощностью 7,575 млн кВт и НАК «Энергоатом» с установленной мощностью 14, 140 млн кВт.

Проблемы в работе ТЭС Украины

Основной проблемой является существенное сокращение поставок угля из Донбасса, а также отсутствие средств на его закупку. Дефицит угля является общей проблемой для всех регионов и энергогенерирующих компаний.

Начался июнь, а склады ТЭС по-прежнему полупустые. За март и апрель запасы угля на ТЭС Украины выросли с 750 до 850 тыс. тонн. А накопить к началу отопительного сезона нужно минимум 3 млн тонн, а еще лучше - 4 млн тонн угля.

Если склады будут заполняться так же медленно, то к зиме накопят не более 1,3–1,5 млн тонн угля. При таких же мизерных запасах прошлой зимой пришлось вводить практику веерных отключений электроэнергии, а ОЭС страны не развалилась только благодаря российскому углю и электроэнергии.

Однако прошедшая зима была довольно теплой. Если холода будут посерьезнее, а угля останется так же мало, то проблемы начнутся гораздо раньше и более существенно повлияют на граждан и предприятия (которые еще продолжают держаться).

Уже летом ТЭС вынуждены работать на неполную мощность, так что ее дефицит по ОЭС достигает 3 млн кВт. По опыту прошлого года, уже в начале зимы он может увеличиться до 6 млн кВт, и то при условии, что не будут свирепствовать сильные морозы.

Последние события в энергетике Украины

В конце мая произошло два громких события, связанных с остановкой ТЭС. Так, компания "Донбассэнерго" остановила Славянскую ТЭС, а госкомпания "Центрэнерго" - работу Змиевской ТЭС в Харьковской области.

При этом в остановке Славянской ТЭС ее собственник обвинил украинское государство, отказавшееся оплачивать поставленную компанией электроэнергию. Проблема имеет явный политический подтекст, поскольку одна из ТЭС компании "Донбассэнерго" – Старобешевская – расположена в ДНР. Общий долг госкомпании «Энергорынок», ведущей взаиморасчеты со всеми энергогененерирующими и энергоснабжающими компаниями, перед «Донбассэнерго» сегодня достигает около $72 млн по текущему курсу.

Змиевская ТЭС остановила работу исключительно из-за отсутствия угля, которого хватает только для работы одного энергоблока. Но это экономически невыгодно. Поэтому на станции надеются накопить уголь для работы двумя–тремя энергоблоками.

fb.ru

5 крупнейших АЭС;ГЭС;ТЭС; В РОССИИ

Тепловые электростанции (ТЭС) . 75 % энергии, производится в России именно на таких станциях. Работают на разных видах топлива, строятся как в районах добычи сырья, так и у потребителя. Наибольшее распространение в стране получили ГРЭС — государственные районные электростанции, обслуживающие огромные территории. Другой вид ТЭС — теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) , на которых помимо энергии вырабатывается тепло (горячая вода и пар) . ТЭЦ строятся в крупных городах, поскольку передача тепла возможна только на небольшие расстояния. Гидроэлектростанции (ГЭС) . Занимают 2 место в России по производству электроэнергии. Наша страна обладает большим гидроэнергетическим потенциалом, большая часть которого сосредоточенна в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. У ГЭС много достоинств: низкая себестоимость, высокая мощность, использование возобновимого вида энергетических ресурсов. На крупнейших реках: Волге, Енисее, Ангаре — построены каскады ГЭС. Атомные электростанции (АЭС) . Очень эффективны, так как 1 кг. ядерного топлива заменяет 3000 кг. угля. Построены в районах, где потребляется много электроэнергии, а других энергоресурсов не хватает. В России работает 9 крупных АЭС: Курская, Смоленская, Кольская, Тверская, Нововоронежская, Ленинградская, Балаковская, Белоярская, Ростовская.

Терракт штоли готовишь.

Это лучше в поисковике в яндексе или гугле задайте

touch.otvet.mail.ru

2 Структурные схемы получения электроэнергии на тэс кэс Гидроэлектростанции. Гидроэлектростанции

1-генератор 2-турбина 3-повышающий трансформатор 4-РУ высокого напряжения

h2-запас воды в хранилище h3-уровень расходной части станции

УВБ-уровень высшего бьефа УНБ-уровень низшего бьефа

Разница м/у этими уровнями определяет производительность станции УВБ-УНБ=Н. Тогда мощность ГЭС будет являться функцией: P=f(H,Q), где Q-расход воды. По технологии данные станции служат для покрытия пиковых нагрузок.

Рис. 1.1. Технологическая схема конденсационной электростанции

1 – парогенератор; 2 – пароперегреватель; 3 – ступень турбины высокого давления; 4 – ступень турбины низкого давления; 5 – промежуточный перегреватель;6 – конденсатор; 7 – конденсатный насос; 8 – питательный насос; 9 – генератор; 10 – повышающий трансформатор

ТЭС с паротурбинной установкой (ПТУ)

ТЭС работают в основном, на угольной пыли или природном газе. В последнем случае, резервным топливом является мазут. Отсюда определения: пылеугольная ТЭС, газомазутная ТЭС.

На ТЭС топливо подаётся в котёл, где, сгорая, оно нагревает воду (называемую питательной водой), также подаваемую в котёл, до состояния пара. Далее водяной пар вырывается из котла, идёт по паропроводу к турбине, Далее пар поступает на паровую турбину и вращает её.

Для лучшего сгорания воздуха в котёл нагнетается воздух с помощью вентиляторов. Для удаления из топки продуктов сгорания дымовые газы откачиваются дымососами и после очистки через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Именно это считается основным фактором загрязнения атмосферы и выбросов парниковых газов. Многое, естественно, зависит от качества очистки.

Наиболее опасны и, при этом, трудно улавливаемые компоненты выбросов ТЭС – оксиды серы и азота. Именно это, а не углекислый газ, представляет наибольшую угрозу окружающей среде и человеку.

Осталось рассказать, откуда вода в котле. Если на ТЭС производится только электроэнергия, т.е. мы говорим о КЭС – конденсационной электростанции, то используется замкнутый оборот воды. В котёл поступает вода, которая ранее в виде пара вышла из турбины.

Для этого пар необходимо охладить. Это делается в конденсаторе, представляющем собой большой резервуар, в котором движутся две разделённые перегородкой среды: пар и внешняя холодная вода. Холодная, или техническая, вода берётся из реки, пруда-охладителя либо градирни (установки для охлаждения воды). С её помощью пар охлаждается и возвращается в состояние воды, после чего вновь поступает в котёл, и цикл замыкается.

Иначе работает ТЭЦ (теплоэлектроцентраль), дающая, кроме электричества, также тепло. Это требует добавления в цикл ещё одного звена – отбора пара из турбины и нагрев им сетевой воды, которую с помощью насосов подают в дома, в батареи центрального отопления.

ТЭС с газотурбинной установкой (ГТУ)Типичный пример ГТУ – авиационный двигатель, где керосин при сгорании создаёт горячие выхлопные газы, раскручивающие турбину. Преимущество ТЭС с ГТУ в том, что они не требуют питательной воды и, как следствие, целого комплекса сопутствующих устройств. Недостаток – в том, что отсутствует замкнутый цикл теплоносителя, и отработавшие газы выбрасываются в атмосферу. Тем не менее, благодаря компактности, простоты в монтаже и обслуживании число ГТУ растёт.

ТЭС с парогазовой установкой (ПГУ)ТЭС с ПГУ отличается тем, что выхлопные газы сбрасываются в котёл цикла ПТУ, в этом случае называемый котлом – утилизатором. Далее горячие газы подогревают воду до состояния пара. Это, по сути, совмещение двух циклов: ПТУ + ГТУ = ПГУ.

studfiles.net

Тепловые электростанции (ТЭС). Гэс тэс