Cum se produce electricitatea într-o centrală termică (CHP)

Centralele termice sunt împărțite în stații:

• după tipul motorului de propulsie — turbină cu abur, turbină cu gaz, cu motoare cu ardere internă;

• după tipul de combustibil — cu combustibil organic solid (cărbune, lemn de foc, turbă), combustibil lichid (petrol, benzină, kerosen, motorină), care funcționează pe gaz.

În centralele termice, energia combustibilului ars este transformată în energie termică, care este utilizată pentru a încălzi apa din cazan și a genera abur. Energia aburului antrenează o turbină cu abur conectată la un generator.

Centralele termice în care aburul este folosit în întregime pentru a produce energie electrică se numesc centrale electrice în condensare (CES). IES puternice sunt situate în apropierea zonelor de producere a combustibilului, îndepărtate de consumatorii de energie electrică, prin urmare electricitatea este transmisă la tensiune înaltă (220 — 750 kV). Centralele electrice sunt construite în blocuri.

Centralele de cogenerare sau centralele combinate de căldură și energie (CHP) sunt utilizate pe scară largă în orașe.În aceste centrale, aburul evacuat parțial în turbină este utilizat pentru nevoi tehnologice, precum și pentru încălzire și apă caldă în serviciile rezidențiale și comunale. Producția simultană de energie electrică și căldură reduce costul furnizării de energie electrică și căldură în comparație cu producția separată de electricitate și căldură.

Centralele termice folosesc căldura generată de arderea combustibililor fosili precum petrolul, gazul, cărbunele sau păcură pentru a produce cantități mari de abur de înaltă presiune din apă. După cum puteți vedea, aburul de aici, în ciuda faptului că acționează ca un lichid de răcire din epoca motoarelor cu abur, este încă perfect capabil să transforme un generator cu turbină.

Aburul de la cazan este alimentat la o turbină, cu un arbore conectat la un generator de curent alternativ trifazat. Energia mecanică a rotației turbinei este convertită în energie electrică a generatorului și transmisă consumatorilor la tensiunea generatorului sau la tensiunea de creștere prin transformatoare de creștere.

Presiunea aburului furnizat în turbină este de aproximativ 23,5 MPa, în timp ce temperatura acestuia poate ajunge la 560 ° C. Iar apa este folosită într-o centrală termică tocmai pentru că este încălzită de combustibilul organic fosil tipic pentru astfel de centrale, ale căror rezerve. sunt în adâncurile planetei noastre sunt încă destul de mari, deși dau un minus imens sub formă de emisii nocive care poluează mediul.

Deci rotorul rotativ al turbinei este conectat aici la armătura unui generator de turbină de putere uriașă (câțiva megawați) care în cele din urmă generează electricitate în această centrală termică.

În ceea ce privește eficiența energetică, centralele termice sunt în general astfel încât conversia căldurii în energie electrică se realizează pe ele cu o eficiență de aproximativ 40%, în timp ce o cantitate foarte mare de căldură în cel mai rău caz este pur și simplu aruncată în mediu și în cel mai rău caz - în cel mai bun caz, este imediat furnizat la încălzire și apă caldă, alimentarea cu apă la consumatorii din apropiere. Astfel, dacă căldura degajată într-o centrală este utilizată imediat pentru furnizarea de căldură, atunci eficiența unei astfel de centrale ajunge în general la 80%, iar stația se numește centrală combinată de căldură și energie sau TPP.

Cea mai comună turbină generatoare a unei centrale termice conține pe arborele sale o multitudine de roți cu palete distanțate în două grupuri separate. Aburul aflat la cea mai mare presiune, cel care este evacuat din cazan, intră imediat pe calea de curgere a grupului generator, unde rotește primul set de rotoare cu palete. În plus, același abur este încălzit în continuare într-un încălzitor cu abur, după care intră în al doilea grup de roți care funcționează la o presiune mai mică a aburului.

Ca urmare, turbina, conectată direct la rotorul generatorului, face 50 de rotații pe secundă (campul magnetic al armăturii, care traversează înfășurarea statorului a generatorului, se rotește și el la frecvența corespunzătoare). Pentru a preveni supraîncălzirea generatorului în timpul funcționării, stația are un sistem de răcire pentru generator care împiedică supraîncălzirea acestuia.

În interiorul cazanului unei centrale termice este instalat un arzător, pe care este ars combustibilul, formând o flacără la temperatură ridicată. De exemplu, praful de cărbune poate fi ars cu oxigen.Flacăra acoperă o suprafață mare a unei țevi cu o configurație complexă prin care trece apă, care, atunci când este încălzită, devine abur care iese în exterior sub presiune ridicată.

Vaporii de apă care curge sub presiune înaltă sunt alimentați către paletele turbinei, transferându-i energia mecanică. Turbina se rotește și energia mecanică este transformată în energie electrică. Depășind sistemul de palete ale turbinei, aburul este direcționat către condensator, unde, căzând pe țevi cu apă rece, se condensează, adică devine din nou lichid - apă. O astfel de centrală termică se numește centrală electrică în condensare (CES).

Centralele combinate de căldură și energie (CHP), spre deosebire de centralele electrice în condensare (CES), conțin un sistem de extragere a căldurii din abur după ce acesta a trecut prin turbină și a contribuit deja la producerea de energie electrică.

Aburul este preluat cu diferiți parametri, care depind de tipul de turbină particulară, iar cantitatea de abur preluată de la turbină este, de asemenea, reglată. Aburul luat pentru a genera căldură este condensat în cazanele de rețea, unde își dă energia apei din rețea, iar apa este pompată către cazanele de apă caldă de vârf și punctele de încălzire. În plus, sistemul de încălzire este alimentat cu apă.

Dacă este necesar, extragerea căldurii din abur în centrala termică poate fi complet oprită, atunci centrala combinată de căldură și energie va deveni un simplu IES. Astfel, centrala termică este capabilă să funcționeze în unul dintre cele două moduri: în regim termic — când prioritatea este generarea de căldură, sau în regim electric — când prioritatea este electricitatea, de exemplu vara.