Тэс электростанция: Теплоэлектростанция — это… Что такое Теплоэлектростанция?

Содержание

Тепловая электростанция - это... Что такое Тепловая электростанция?

  • Тепловая электростанция — (ТЭС) – электрическая станция (комплекс оборудования, установок, аппаратуры), вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. В настоящее время среди ТЭС… …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • тепловая электростанция — Электростанция, преобразующая химическую энергию топлива в электрическую энергию или электрическую энергию и тепло . [ГОСТ 19431 84] EN thermal power station a power station in which electricity is generated by conversion of thermal energy Note… …   Справочник технического переводчика

  • тепловая электростанция — Электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива …   Словарь по географии

  • ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ — (ТЭС) вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.

    Основные типы ТЭС: паротурбинные (преобладают), газотурбинные и дизельные. Иногда к ТЭС условно относят… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ТЕПЛОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ — (ТЭС) предприятие для производства электрической энергии в результате преобразования энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Основные части ТЭС котельная установка, паровая турбина и электрогенератор, превращающий механическую… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Тепловая электростанция — ПГУ 16. Тепловая электростанция По ГОСТ 19431 84 Источник: ГОСТ 26691 85: Теплоэнергетика. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • тепловая электростанция — (ТЭС),вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. ТЭС работают на твёрдом, жидком, газообразном и смешанном топливе (угле, мазуте, природном газе, реже буром… …   Географическая энциклопедия

  • тепловая электростанция

    — (ТЭС), вырабатывает электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Основные типы ТЭС: паротурбинные (преобладают), газотурбинные и дизельные. Иногда к ТЭС условно относят… …   Энциклопедический словарь

  • тепловая электростанция — šiluminė elektrinė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. thermal power station; thermal station vok. Wärmekraftwerk, n rus. тепловая электростанция, f pranc. centrale électrothermique, f; centrale thermoélectrique, f …   Automatikos terminų žodynas

  • тепловая электростанция — šiluminė elektrinė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat power plant; steam power plant vok. Wärmekraftwerk, n rus. тепловая электростанция, f; теплоэлектростанция, f pranc. centrale électrothermique, f; centrale thermique, f; usine… …   Fizikos terminų žodynas

  • Тепловая электростанция — (ТЭС)         Электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.

    Первые ТЭС появились в конце 19 в. (в 1882 в Нью Йорке, 1883 в Петербурге, 1884 в… …   Большая советская энциклопедия

  • ТЭС РОССИИ - ООО Энерготеп

    В России традиционно с советских времен сильно развита выработка электричества на тепловых электрических станциях. Прежде всего этому способствовал тот факт, что наша страна богата такими природными ресурсами как природный газ и уголь.

    Практически в каждом крупном городе у нас построена своя ТЭЦ. Много по стране разбросано электростанций районного масштаба — ГРЭС. Сформировалась качественная подготовка специалистов-энергетиков для работы на электростанциях.

    Основная масса действующих ТЭС в России была построена с 60-х по 80-е года прошлого века. Но и сейчас развитие тепловой энергетики в нашей стране не стоит на месте. Введены в эксплуатацию такие ТЭС как Няганская ГРЭС, Адлерская ТЭС и другие. Строится довольно большое количество энергоблоков ПГУ.

    Уважаемые посетители сайта, на этой странице ниже Вы можете посмотреть полный список ТЭС России, у многих из них есть описания и фотографии.

    Также Вы можете посмотреть карту ТЭС, на которой обозначено расположение всех ТЭС России.

    10 крупнейших ТЭС России выведены в конце статьи.

    ТЭС — расшифровка

    ТЭС — это тепловая электростанция. Давайте подробней рассмотрим, что значат эти два слова.

    «Электростанция», это предприятие или отдельная установка по производству электроэнергии.

    Со словом «тепловая» уже интереснее. Существует много видов электростанций. Самые распространенные это — гидроэлектростанции, атомные электростанции, и, конечно, тепловые. Тепловая, значит то, что главным видом энергии на электростанции является тепло.

    Тепло получается после сжигания топлива, например угля или газа. Электростанция, которая сжигает уголь, называется угольная электростанция. Далее, полученное тепло, после сгорания топлива, требуется несколько раз подвергнуть преобразованию, чтобы в итоге получилась электроэнергия. Этими преобразованиями и занимаются люди на тепловой электростанции. У нас на сайте есть статья, где Вы можете более подробно узнать об устройстве тепловой электрической станции.

    У нас в России, существует два вида ТЭС — ГРЭС и ТЭЦ. Вы можете посмотреть, что значит и как расшифровывается ТЭЦ, а также значение и расшифровку ГРЭС.

    Список ТЭС России

    А

    * Абаканская ТЭЦ
    * Автовская ТЭЦ
    * Автозаводская ТЭЦ
    * Академическая ТЭЦ
    * Адлерская ТЭС
    * Алексеевская ТЭЦ-3
    * Алексинская ТЭЦ
    * Амурская ТЭЦ
    * Анадырская ТЭЦ
    * Ангарская ТЭЦ-1
    * Ангарская ТЭЦ-9
    * Ангарская ТЭЦ-10
    * Апатитская ТЭЦ
    * Аргаяшская ТЭЦ
    * Аркагалинская ГРЭС
    * Артемовская ТЭЦ
    * Артемовская ТЭЦ
    * Архангельская ТЭЦ
    * Астраханская ГРЭС
    * Астраханская ТЭЦ-2

    Б

    * Байкальская ТЭЦ
    * Балаковская ТЭЦ
    * Барабинская ГРЭС
    * Барнаульская ТЭЦ-1  Выведена из эксплуатации с 2012 г.
    * Барнаульская ТЭЦ-2
    * Барнаульская ТЭЦ-3
    * Безымянская ТЭЦ
    * Белгородская ТЭЦ
    * Белгородская ГТ-ТЭЦ
    * Белгородская ГТУ-ТЭЦ «Луч»
    * Беловская ГРЭС
    * Березниковская ТЭЦ-2
    * Березниковская ТЭЦ-4
    * Березниковская ТЭЦ-10
    * Березовская ГРЭС

    * Бийская ТЭЦ
    * Биробиджанская ТЭЦ
    * Благовещенская ТЭЦ
    * Богословская ТЭЦ
    * Братская ТЭЦ
    * Брянская ГРЭС
    * Будённовская ТЭС

    В

    * Валаамская ДЭС
    * Василеостровская ТЭЦ
    * Верхнетагильская ГРЭС
    * Владимирская ТЭЦ-1
    * Владимирская ТЭЦ-2
    * Владивостокская ТЭЦ-1
    * Владивостокская ТЭЦ-2
    * Волгоградская ГРЭС
    * Волгоградская ТЭЦ-2
    * Волгоградская ТЭЦ-3
    * Волгодонская ТЭЦ-1
    * Волгодонская ТЭЦ-2
    * Волжская ТЭЦ-1
    * Волжская ТЭЦ-2
    * Волжского автозавода ТЭЦ
    * Вологодская ТЭЦ
    * Мини-ТЭЦ «Белый Ручей»
    * Воркутинская ТЭЦ-1
    * Воркутинская ТЭЦ-2
    * Воронежская ТЭЦ-1
    * Воронежская ТЭЦ-2
    * Выборгская ТЭЦ
    * Вышневолоцкая ТЭЦ

    Г

    * ГРЭС-24
    * Губкинская ТЭЦ
    * Гусевская ТЭЦ
    * Гусиноозерская ГРЭС

    Д

    * Данковская ТЭЦ
    * Дзержинская ТЭЦ
    * Джубгинская ТЭС
    * Дзержинская ТЭЦ
    * Дорогобужская ТЭЦ
    * Дубровская ТЭЦ
    * Дягилевская ТЭЦ

    Е
    * Елабужская ТЭЦ
    * Елецкая ТЭЦ
    * Ефремовская ТЭЦ

    Ж

    * Железногорская ТЭЦ

    З

    * Заинская ТЭС
    * Закамская ТЭЦ-5
    * Заозёрная ГРЭС
    * Западно-Сибирская ТЭЦ
    * Зауральская ТЭЦ

    И

    * Ивановская ГРЭС
    * Ивановская ТЭЦ-1
    * Ивановская ТЭЦ-2
    * Ивановская ТЭЦ-3
    * Игумновская ТЭЦ
    * Ижевская ТЭЦ-1
    * Ижевская ТЭЦ-2
    * Интинская ТЭЦ
    * Ириклинская ГРЭС

    Й

    * Йошкар-Олинская ТЭЦ-1
    * Йошкар-Олинская ТЭЦ-2

    К

    * Казанская ТЭЦ-1
    * Казанская ТЭЦ-2
    * Казанская ТЭЦ-3
    * Калининградская ТЭЦ-1
    * Калининградская ТЭЦ-2
    * Калужская ТЭЦ
    * Каменская ТЭЦ
    * Камчатская ТЭЦ-1
    * Камчатская ТЭЦ-2
    * Камышинская ТЭЦ
    * Канская ТЭЦ
    * Каргалинская ТЭЦ
    * Кармановская ГРЭС
    * Каспийская ТЭЦ
    * Качканарская ТЭЦ
    * Каширская ГРЭС
    * Кемеровская ГРЭС
    * Кемеровская ТЭЦ
    * Кизеловская ГРЭС
    * Кировская ТЭЦ-1
    * Кировская ТЭЦ-4
    * Кировская ТЭЦ-5
    * Кировская ТЭЦ-3
    * Киришская ГРЭС
    * Кисловодская ТЭЦ
    * Клинцовская ТЭЦ
    * Комсомольская ТЭЦ-2
    * Комсомольская ТЭЦ-3
    * Конаковская ГРЭС
    * Коряжма «Группа Илим» ТЭЦ
    * Костромская ГРЭС
    * Костромская ТЭЦ-1

    * Костромская ТЭЦ-2
    * Котласская ТЭЦ
    * Котовская ТЭЦ
    * Красногорская ТЭЦ
    * Краснодарская ТЭЦ
    * Красноярская ГРЭС-2
    * Красноярская ТЭЦ-1
    * Красноярская ТЭЦ-2
    * Красноярская ТЭЦ-3
    * Красноярская ТЭЦ-4
    * Кувшиновская ТЭЦ
    * Кузнецкая ТЭЦ-3 (г. Кузнецк)
    * Кумертауская ТЭЦ
    * Курганская ТЭЦ
    * Курганская ТЭЦ-2
    * Курская ТЭЦ-1
    * Курская ТЭЦ-4
    * Кызылская ТЭЦ

    Л

    * Ливенская ТЭЦ
    * Липецкая ТЭЦ-2

    М

    * Магаданская ТЭЦ
    * Магнитогорская ТЭЦ
    * Майская ГРЭС
    * Махачкалинская ТЭЦ
    * Медногорская ТЭЦ
    * Минусинская ТЭЦ
    * Мосэнерго ГЭС-1
    * Мосэнерго ГТУ-ТЭЦ
    * Мосэнерго ТЭЦ-6
    * Мосэнерго ТЭЦ-8
    * Мосэнерго ТЭЦ-9
    * Мосэнерго ТЭЦ-11
    * Мосэнерго ТЭЦ-12
    * Мосэнерго ТЭЦ-16
    * Мосэнерго ТЭЦ-20
    * Мосэнерго ТЭЦ-21
    * Мосэнерго ТЭЦ-22
    * Мосэнерго ТЭЦ-23
    * Мосэнерго ТЭЦ-25
    * Мосэнерго ТЭЦ-26
    * Мосэнерго ТЭЦ-27
    * Мосэнерго ТЭЦ-28
    * Международная ТЭС
    * Мурманская ТЭЦ

    Н

    * Набережночелнинская ТЭЦ

    * Назаровская ГРЭС
    * Невинномысская ГРЭС
    * Нерюнгринская ГРЭС
    * Несветай ГРЭС
    * Нижневартовская ГРЭС
    * Нижегородская ГРЭС
    * Нижнекамская ТЭЦ
    * Нижнетуринская ГРЭС
    * Николаевская ТЭЦ
    * Новгородская ТЭЦ
    * Новогорьковская ТЭЦ
    * Новокузнецкая ГТЭС
    * Новокуйбышевская ТЭЦ-1
    * Новокуйбышевская ТЭЦ-2
    * Новомосковская ГРЭС
    * Новосвердловская ТЭЦ
    * Новосибирская ТЭЦ-2
    * Новосибирская ТЭЦ-3
    * Новосибирская ТЭЦ-4
    * Новосибирская ТЭЦ-5
    * Новосибирская ТЭЦ-6
    * Новочебоксарская ТЭЦ-3
    * Новочеркасская ГРЭС
    * ТЭЦ НКМК
    * Ново-Иркутская ТЭЦ
    * Ново-Зиминская ТЭЦ
    * Ново-Кемеровская ТЭЦ
    * Ново-Салаватская ТЭЦ
    * Ново-Стерлитамакская ТЭЦ
    * Ново-Рязанская ТЭЦ
    * Норильская ТЭЦ-1
    * Норильская ТЭЦ-2
    * Норильская ТЭЦ-3
    * Няганская ГРЭС

    О

    * Омская ТЭЦ-2
    * Омская ТЭЦ-3
    * Омская ТЭЦ-4
    * Омская ТЭЦ-5
    * Орловская ТЭЦ
    * Орская ТЭЦ
    * Охинская ТЭЦ

    П

    * Партизанская ГРЭС
    * Пензенская ТЭЦ-1
    * Пензенская ТЭЦ-2
    * Первомайская ТЭЦ
    * Первоуральская ТЭЦ
    * Пермская ГРЭС
    * Пермская ТЭЦ-6

    * Пермская ТЭЦ-9
    * Пермская ТЭЦ-13
    * Пермская ТЭЦ-14
    * Петрозаводская ТЭЦ
    * Петропавловск-Камчатская ГРЭС
    * Печорская ГРЭС
    * Правобережная ТЭЦ-5
    * Приаргунская ТЭЦ
    * Приморская ГРЭС
    * Приуфимская ТЭЦ
    * Псковская ГРЭС

    Р

    * Райчихинская ГРЭС
    * Рефтинская ГРЭС
    * Ростовская ТЭЦ-2
    * Рошальская ТЭЦ
    * Рязанская ГРЭС

    С

    * Сакмарская ТЭЦ
    * Салаватская ТЭЦ
    * Самарская ГРЭС
    * Самарская ТЭЦ
    * Саранская ТЭЦ-1
    * Саранская ТЭЦ-2
    * Сарапульская ТЭЦ
    * Саратовская ГРЭС
    * Саратовская ТЭЦ-1
    * Саратовская ТЭЦ-2
    * Саратовская ТЭЦ-5
    * Сахалинская ГРЭС
    * Светловская ГРЭС
    * Северная ТЭЦ
    * Северодвинская ТЭЦ-1
    * Северодвинская ТЭЦ-2
    * Северо-Западная ТЭЦ
    * Северская ТЭЦ
    * Серовская ГРЭС
    * Смоленская ГРЭС
    * Смоленская ТЭЦ-2
    * Соликамская ТЭЦ-11
    * Соликамская ТЭЦ-12
    * Сормовская ТЭЦ
    * Сосновоборская ТЭЦ
    * Сосногорская ТЭЦ
    * Сочинская ТЭС
    * Среднеуральская ГРЭС
    * Ставропольская ГРЭС
    * Стерлитамакская ТЭЦ
    * Ступинская ТЭЦ
    * Сургутская ГРЭС-1
    * Сургутская ГРЭС-2

    * Сызранская ТЭЦ

    Т

    * Тамбовская ТЭЦ
    * Тверская ТЭЦ-1
    * Тверская ТЭЦ-3
    * Тверская ТЭЦ-4
    * Тимлюйская ТЭЦ
    * Тобольская ТЭЦ
    * Тольяттинская ТЭЦ
    * Томская ГРЭС-2
    * Томская ТЭЦ-3
    * Томь-Усинская ГРЭС
    * Троицкая ГРЭС
    * Тульская ТЭЦ
    * Тургоякская ТЭЦ
    * ТЭС Туапсинского нефтеперерабатывающего завода
    * ТЭЦ ВТИ
    * ТЭЦ ЗИЛ
    * ТЭЦ ЛПК Монди
    * ТЭЦ МЭИ
    * ТЭЦ ПГУ «ГСР Энерго»
    * Тюменская ТЭЦ-1
    * Тюменская ТЭЦ-2

    У

    * Улан-Уденская ТЭЦ-1
    * Улан-Уденская ТЭЦ-2
    * Ульяновская ТЭЦ-1
    * Ульяновская ТЭЦ-2
    * Ульяновская ТЭЦ-3
    * Уренгойская ГРЭС
    * Уруссинская ГРЭС
    * Усольская ТЭЦ
    * Усть-Илимская ТЭЦ
    * Уфимская ТЭЦ-1
    * Уфимская ТЭЦ-2
    * Уфимская ТЭЦ-3
    * Уфимская ТЭЦ-4
    * Уфимская ТЭЦ-5
    * Ухтинская ТЭЦ

    Х

    * Хабаровская ТЭЦ-1
    * Хабаровская ТЭЦ-2
    * Хабаровская ТЭЦ-3
    * Харанорская ГРЭС
    * Хуадянь-Тенинская ПГУ-ТЭЦ

    Ц

    * Центральная ТЭЦ 
    * Центральная ТЭЦ (г. Новокузнецк)

    Ч

    * Чайковская ТЭЦ-18
    * Чаунская ТЭЦ
    * Чебоксарская ТЭЦ-1
    * Чебоксарская ТЭЦ-2
    * Челябинская ГРЭС
    * Челябинская ТЭЦ-1
    * Челябинская ТЭЦ-2
    * Челябинская ТЭЦ-3  ФОТО
    * Черемховская ТЭЦ
    * Череповецкая ГРЭС
    * Черепетская ГРЭС
    * Читинская ТЭЦ-1
    * Читинская ТЭЦ-2
    * Чульманская ТЭЦ

    Ш

    * Шарьинская ТЭЦ
    * Шатурская ГРЭС
    * Шахтинская ТЭЦ
    * Шебекинская блокстанция
    * Шерловогорская ТЭЦ

    Щ

    * Щёкинская ГРЭС

    Э

    * Эгвекинотская ГРЭС
    * Электрогорская ГРЭС
    * Энгельсская ТЭЦ

    Ю

    * Юго-западная ТЭЦ
    * Южная ТЭЦ
    * Южно-Кузбасская ГРЭС
    * Южно-Сахалинская ТЭЦ
    * Южноуральская ГРЭС
    * Южноуральская ГРЭС-2
    * Юргинская ТЭЦ
    * Юрюзаньская ТЭЦ

    Я

    * Яйвинская ГРЭС
    * Якутская ТЭЦ
    * Якутская ГРЭС
    * Ямбургская ТЭЦ
    * Ярославская ТЭЦ-1
    * Ярославская ТЭЦ-2
    * Ярославская ТЭЦ-3

    Примечание:

    Аббревиатура ТЭЦ расшифровывается, как Теплоэлектроцентраль.

    Сокращение ТЭЦ пришло к нам со времен СССР. ТЭЦ является ТЭС (Тепловая электростанция) и работает по тем же циклам, что и любая другая тепловая электростанция: паровой цикл и паро-газовый цикл.

    Функция ТЭЦ — снабжать население и предприятия электричеством и тепловой энергией (горячее водоснабжение, отопление и пар на производство).

    На ТЭЦ устанавливают теплофикационные турбины — типа Т, противодавленческие —  типа Р и теплофикационные с промышленным отбором пара — типа ПТ.

    В отопительный сезон ТЭЦ работают по тепловому графику. Т.е. прежде всего держат температуру сетевой воды в прямой магистрали в зависимости от температуры наружного воздуха и наличия ветра. По электрическому графику ТЭЦ могут работать в летнее время, допустим тогда, когда отключены отборы с турбины на теплофикацию.

    По электрической мощности ТЭЦ обычно проигрывают ГРЭС. Их обычная электрическая мощность не превышает 500 МВт. Но зато по тепловой мощности ТЭЦ впереди. Их обычная тепловая мощность превышает 1000 ГКалл/час.

    Строительство ТЭЦ экономически выгодно в городах с населением в несколько сот тысяч человек.

    Топливом для ТЭЦ может служить как уголь, так и газ.

    ГРЭС расшифровывается, как государственная районная электрическая станция.

    Это сокращение сохранилось ещё со времён Советского Союза. В то время все станции были государственные. Слово «районная» означает то, что электростанция предназначена для покрытия электрических нагрузок какого-то своего района территории, где она находится.

    ГРЭС, также как и ТЭЦ — это тепловая электростанция, которая работает как по паровому циклу, так и по парогазовому циклу, в зависимости от того, какие энергоблоки на станции установлены.

    На ГРЭС, если она работает по паровому циклу устанавливаются, как правило, конденсационные турбины типа К. Например, К-200-130 или К-500-240. Топливо на таких электростанциях — это уголь или газ. Мазут, в качестве основного топлива, в последнее время не используется, из-за его дороговизны.

    На современных ГРЭС в последнее время устанавливают энергоблоки, которые работают по парогазовому циклу — энергоблоки ПГУ (парогазовая установка). Их отличает высокая экономичность и маневренность. В составе таких энергоблоков присутствует газовая турбина, которая приводится в движение продуктами сгорания, как правило, природного газа. Далее по циклу стоит котёл-утилизатор и паровая турбина. Большую популярность в последнее время находят газовые турбины производства компаний Siemens и General Electric. Хотя есть и отечественные газовые турбины производства ОАО «Силовые машины».

    График нагрузок, по которому работают ГРЭС — электрический, в отличии от ТЭЦ, которые работают по тепловому графику нагрузок.

    ГРЭС может служить также источником теплоснабжения. Очень часто теплом от ГРЭС снабжаются близлежащие посёлки энергетиков, рядом с которыми в советское время строили ГРЭС.

    Крупнейшие ТЭС России:

    Представляем Вам список ТОП-10 Крупнейших ТЭС России. Все представленные здесь электростанции являются ГРЭС — государственные районные электростанции. Аббревиатура ГРЭС сохранилась со времён Советского Союза.

    На всех этих электростанциях бОльщая часть мощности вырабатывается на традиционном паровом цикле с использованием энергоблоков «паровой котёл — паровая турбина». В качестве основного топлива используется природный газ или уголь. Хотя на некоторых из них уже начали устанавливать энергоблоки ПГУ. Так на Сургутской ГРЭС-2 в 2011 году был установлен энергоблок ПГУ мощностью 400 МВт.

     

    1. Сургутская ГРЭС-2 — 5597 МВт

    2. Рефтинская ГРЭС — 3800 МВт

    3. Костромская ГРЭС — 3600 МВт

    4. Сургутская ГРЭС-1 — 3268 МВт

    5. Рязанская ГРЭС — 3070 МВт

    6. Киришская ГРЭС — 2600 МВт

    7. Конаковская ГРЭС — 2520 МВт

    8. Ириклинская ГРЭС — 2430 МВт

    9. Пермская ГРЭС — 2400 МВт

    10. Ставропольская ГРЭС — 2400 МВт

    как тепло Земли превратили в эффективный энергоресурс / Блог компании Toshiba / Хабр

    Дано: внутри Земли имеется горячее ядро, с его помощью нужно выработать электричество.
    Вопрос: как это сделать?
    Ответ: построить геотермальную электростанцию.
    Разбираемся, как именно, откуда под землёй пар и много ли пользы от такой электростанции.

    Самый старый и самый популярный на сегодняшний день метод получения электричества в промышленных масштабах — это вращение турбины генератора мощным потоком горячего пара от вскипевшей из-за принудительного разогрева воды. Если вдуматься, то и в угольной ТЭС, и в современной АЭС суть работы сводится к кипячению воды с той лишь разницей, что в ТЭС для этого сжигается уголь, а в реакторе АЭС её кипятят нагревающиеся в результате управляемой цепной реакции ТВЭЛы.

    Но зачем греть воду, если в некоторых местах она поступает из-под земли уже горячей? Нельзя ли использовать её напрямую? Можно: в 1904 году итальянец Пьеро Джинори Конти запустил первый генератор, работавший от пара естественных геотермальных источников, в изобилии присутствующих в Италии. Так появилась первая в мире геотермальная электростанция, которая работает до сих пор.

    Впрочем, чтобы обеспечить геотермальной электростанции приемлемые КПД и стоимость, нужна вода определённой температуры, находящаяся не глубже определённого уровня. Если вы захотите построить геотермальную электростанцию (скажем, на своём дачном участке), вам для начала придётся заняться бурением скважин до водоносных слоёв, где вода под огромным давлением разогревается до 150-200 °C и готова выйти на поверхность в виде перегретого кипятка или пара. Ну а далее, подобно электростанциям на ископаемом топливе, поступающий пар будет вращать турбину, которая приведёт в действие генератор, вырабатывающий электричество. Использовать естественное тепло планеты для получения пара — это и есть геотермальная энергетика. А теперь перейдём к деталям.

    Немного о тепле Земли


    Температура поверхности твёрдого ядра Земли на глубине около 5100 км равна примерно 6000 °C. При приближении к земной коре температура постепенно снижается.


    Понятный график изменений температуры породы по мере продвижения к центру Земли. Источник: Wikimedia / Bkilli1

    Так называемый геотермический градиент — изменение температуры на определенном участке земной толщи, — в среднем составляет 3 °C на каждые 100 метров. То есть в шахте на глубине 1 км будет стоять тридцатиградусная жара —кто бывал в такой шахте, это подтвердит. Но в зависимости от региона температурный градиент меняется — например, в Кольской сверхглубокой скважине на горизонте 12 км была зафиксирована температура 220 °C, а в некоторых местах планеты, у тектонических разломов и зонах вулканической активности, для достижения аналогичных температур достаточно пробурить от нескольких сотен метров до нескольких километров, обычно от 0,5 до 3 км. В американском штате Орегон геотермический градиент 150 °C на 1 км, а в Южной Африке всего 6 °C на 1 км. Отсюда вывод: где угодно хорошую геотермальную станцию не построишь (перед началом работ убедитесь, что ваш дачный участок находится в подходящем месте). Как правило, подходящие места те, где сильная геологическая активность — часто происходят землетрясения и имеются действующие вулканы.

    Виды геотермальных электростанций


    В зависимости от того, какой источник геотермальной энергии имеется в наличии (скажем, в вашем ДСК), вы будете выбирать тип электростанции. Разберёмся, какие они бывают.

    Гидротермальная станция

    Упрощенная схема гидротермальной электростанции прямого цикла будет понятна даже ребенку: из земли по трубе поднимается горячий пар, который раскручивает турбину генератора, а после устремляется в атмосферу. Всё действительно так просто, если нам повезло найти подходящий источник пара.


    ГеоТЭС прямого цикла. Источник: Save On Energy

    Если из имеющейся у вас в наличии скважины бьёт не пар, а пароводяные смеси с температурой выше 150 °C, то потребуется станция комбинированного цикла. Перед турбиной сепаратор будет отделять пар от воды — пар отправится в турбину, а горячая вода либо будет сброшена в скважину, либо перейдет в расширитель, где в условиях низкого давления отдаст дополнительный пар для турбины.

    Если вашему дачному посёлку не повезло с горячими источниками — например, если температура воды из-под земли составляет меньше 100 °C на экономически приемлемой глубине, — а ГеоТЭС иметь очень хочется, то потребуется строить сложную бинарную геотермальную станцию, цикл которой был изобретен в СССР. В ней жидкость из скважины вообще не подается на турбину ни в каком виде. Вместо этого в теплообменнике она разогревает другую рабочую жидкость с меньшей температурой кипения, которая, превращаясь в пар, раскручивает турбину, конденсируется и вновь возвращается в теплообменную камеру. В роли таких рабочих жидкостей может выступать, например, фреон, один из видов которого (фтордихлорбромметан) кипит уже при 51,9 °C. Бинарный цикл можно сочетать с комбинированным, когда на одну турбину будет подаваться пар, а отделенная вода направится в другой контур для разогрева теплоносителя с низкой температурой кипения.


    ГеоТЭС бинарного цикла. Источник: Save On Energy

    Петротермальная станция

    Разогретые подземные источники — весьма редкое явление в масштабах планеты, как вы, наверное, могли заметить, что резко ограничивает потенциальную область внедрения геотермальной энергетики, поэтому был разработан альтернативный подход: если в горячей глубине земной коры нет воды, значит, ее нужно туда закачать. Петротермальный принцип подразумевает закачку воды в глубокую скважину с разогретой породой, где жидкость превращается в пар и возвращается обратно на турбину электростанции.


    Упрощенная схема петротермальной электростанции

    Необходимо пробурить как минимум две скважины: в одну с поверхности будет подаваться вода, чтобы от тепла пород превратиться в пар и выйти через другую скважину. А далее процесс получения электроэнергии будет полностью аналогичен гидротермальной станции.

    Естественно, соединить под землей на глубине нескольких километров две скважины нереально — вода между ними сообщается за счет разломов, образующихся в результате закачивания жидкости под огромным давлением (гидроразрыв). Чтобы расщелины и пустоты не закрылись со временем, к воде добавляют гранулы, например, песок.

    В среднем одна скважина для петротермального процесса дает поток пароводяной смеси, достаточный для генерации 3-5 МВт энергии. Пока такие системы на промышленном уровне нигде не реализованы, но работы ведутся, в частности, в Японии и Австралии.

    Преимущества геотермальной энергетики


    Из сказанного выше следует, что использование тепла Земли для получения электричества в промышленных масштабах, предприятие недешёвое. Но весьма выгодное по ряду причин.

    Неисчерпаемость. Электростанции на ископаемом топливе — природном газе, угле, мазуте — сильно зависят от поставок этого самого топлива. Причем опасность заключается не только в прекращении поставок из-за бедствий или изменения политической ситуации, но и в незапланированном скачкообразном росте цен на сырье. В начале 1970-х годов из-за политической турбулентности на Ближнем Востоке разразился топливный кризис, который привел к росту цен на нефть в четыре раза. Кризис дал новый толчок развитию электротранспорта и альтернативных видов энергетики. Одним из плюсов использования земного тепла является его практическая неисчерпаемость (в результате действий человека, по крайней мере). Ежегодный тепловой поток Земли к поверхности составляет порядка 400 000 ТВт·ч в год, что в 17 раз больше, чем за тот же период вырабатывают все электростанции планеты. Температура ядра Земли составляет 6000 °C, а скорость остывания оценивается в 300-500 °C за 1 млрд лет. Не стоит беспокоиться о том, что человечество способно ускорить этот процесс бурением скважин и закачкой туда воды — падение температуры ядра на 1 градус высвобождает 2·1020 кВт·ч энергии, что в миллионы раз больше ежегодного потребления электроэнергии всем человечеством.

    Стабильность. Ветряные и солнечные электростанции крайне чувствительны к погоде и времени дня. Нет солнечного света — нет выработки, станция отдает запас из аккумуляторов. Ослаб ветер — вновь нет выработки, опять в дело вступают батареи с отнюдь не бесконечной емкостью. При соблюдении техпроцессов по обратной отдаче воды в скважину гидротермальная электростанция будет беспрерывно функционировать в режиме 24/7.

    Компактность и удобство для сложных районов. Электроснабжение отдаленных областей с изолированной инфраструктурой — задача непростая. Она осложняется еще больше, если район имеет плохую транспортную доступность, а рельеф не походит для строительства традиционных электростанций. Одним из важных плюсов геотермальных электростанций стала их компактность: так как теплоноситель берётся в буквальном смысле из земли, на поверхности строится машинный зал с турбиной и генератором и градирня, которые вместе занимают очень мало места.

    Геотермальная станция с выработкой 1 ГВт·ч/год займет площадь 400 м2 — даже в гористой местности геотермальной электростанции потребуется очень небольшой участок и автомобильная дорога. Для солнечной станции с такой же выработкой потребуется 3240 м2, для ветряной — 1340 м2.

    Экологичность. Само по себе функционирование геотермальной станции практически безвредно: её выброс углекислого газа в атмосферу оценивается в 45 кг CO2 на 1 кВт·ч выработанной энергии. Для сравнения: у угольных станций на тот же киловатт-час приходится 1000 кг CO2, у нефтяных — 840 кг, газовых — 469 кг. Впрочем, на атомные станции приходится всего 16 кг — уж чего-чего, а углекислого газа они производят минимум.

    Возможность параллельной добычи полезных ископаемых. Удивительно, но факт: на некоторых энергоблоках ГеоТЭС, помимо электроэнергии, добывают газы и металлы, растворенные в поступающей из-под земли пароводяной смеси. Их можно было бы просто пустить вместе с отработанным конденсированным паром обратно в скважину, но, учитывая, какие объемы полезных элементов проходят через геотермальную электростанцию, разумнее наладить их добычу. В некоторых районах Италии пар из скважин содержит 150-700 мг борной кислоты на каждый килограмм пара. Одна из местных гидротермических электростанций на 4 МВт расходует 20 кг пара в секунду, поэтому добыча борной кислоты там поставлена на промышленную основу.

    Недостатки геотермальной энергетики


    Рабочая жидкость опасна. Как было отмечено выше, ГеоТЭС не вырабатывают дополнительных токсичных выбросов, лишь только небольшой объем углекислого газа, на порядок меньший, чем у газовых ТЭС. Что, впрочем, не значит, что подземные воды и пар — это всегда чистые субстанции, сродни минеральной питьевой воде. Пароводяная смесь из земных глубин насыщена газами и тяжелыми металлами, которые свойственны конкретному участку земной коры: свинец, кадмий, мышьяк, цинк, сера, бор, аммиак, фенол и так далее. В некоторых случаях по трубам к ГеоТЭС течёт такой впечатляющий коктейль, что его сброс в атмосферу или водоемы немедленно вызовет локальную экологическую катастрофу.


    Результат воздействия геотермальной воды на металлы.

    При соблюдении всех требований безопасности пар, отправляемый в атмосферу, тщательно фильтруется от металлов и газов, а конденсат закачивается обратно в скважину. Но в случае нештатных ситуаций или намеренного нарушения технического регламента геотермальная станция может нанести окружающей среде некоторый урон.

    Высокая стоимость за киловатт. Несмотря на относительную простоту конструкции ГеоТЭС, первичные вложения в их строительство немалые. Много средств уходит на геологоразведку и анализ, в результате чего себестоимость геотермальных станций колеблется на уровне $2800/кВт установленной мощности. Для сравнения: ТЭС — $1000/кВт, ветряки — $1600/кВт, солнечная электростанция — $1800-2000/кВт, АЭС — около $6000/кВт. Причём для ГеоТЭС приведена усреднённая стоимость, которая может сильно варьироваться в зависимости от страны, рельефа, химического состава пара и глубины бурения.

    Относительно низкая мощность. ГеоТЭС в принципе пока не могут сравниться по выработке электроэнергии с ГЭС, АЭС и ТЭС. Даже при бурении большого количества скважин поток пара все равно будет невелик, а произведённого электричества хватит лишь для небольших населённых пунктов.

    Самый мощный на 2019 год геотермальный энергокомплекс The Geysers раскинулся на площади 78 км2 в Калифорнии, США. Он состоит из 22 гидротермальных станций и 350 скважин с общей установленной мощность 1517 МВт (реальная выработка 955 МВт), которые покрывают до 60% энергопотребностей северного побережья штата. Мощность всего The Geysers сопоставима с советским реактором РБМК-1500, когда-то работавшем на Игналинской АЭС, где их было два, а сама АЭС располагалась на площади 0,75 км2. ГеоТЭС с выработкой 200-300 МВт считаются очень мощными, большинство же станций по миру оперируют двузначными числами.


    Гидротермальная комбинированная станция комплекса The Geysers в Калифорнии. И таких там 22. Источник: Wikimedia / Stepheng3

    Где всё это работает и насколько это перспективно


    По состоянию на 2018 год во всем мире геотермальные электростанции вырабатывают более 14,3 ГВт энергии, тогда как в 2007 году производили всего 9,7 ГВт. Да, не геотермальная революция, но рост налицо.

    Лидером по геотермальной выработке является США со своими 3591 МВт. Впечатляющее значение, которое, однако, составляет всего 0,3% от общей выработки страны. Далее идет Индонезия с 1948 МВт и 3,7%. А вот на третьем месте начинается интересное: на Филиппинах геотермальные электростанции имеют установленную мощность 1868 МВт, при этом на них приходится 27% электричества страны. А в Кении — и вовсе 51%! Япония также входит в десятку лидеров по количеству киловатт, выработанных ГеоТЭС.

    Первая геотермальная электростанция, «Мацукава», открылась в Японии в 1966 году. Она вырабатывала 23,5 МВт, а турбину и генератор для неё произвела Toshiba. В 2010-х годах геотермальная энергия стала наиболее востребованной в странах Африки, где началось активное заключение контрактов и строительство ГеоТЭС. В 2015 году в Кении была открыта станция Olkaria IV, одна из четырёх, находящаяся в зоне Олкария в 120 км от Найроби, с мощностью 140 МВт. С ее помощью правительство снижает зависимость от гидроэлектростанций, сброс воды из которых часто приводит к разрушительным наводнениям.


    ГеоТЭС Olkaria IV в Кении. Olkaria V и Olkaria VI планируют ввести в строй в 2021 году. Источник: Toshiba

    ГеоТЭС активно строят также в Уганде, Танзании, Эфиопии и Джибути.

    В России развитие геотермальной энергетики идет очень неторопливыми темпами, так как в строительстве дополнительных электростанций нет особой необходимости. В 2015 году на долю таких станций приходилось всего 82 МВт.

    Паужетская геотермальная станция, построенная на Камчатке в 1966 году, была первой в СССР. Ее изначальная установленная мощность составляла всего 5 МВт, сейчас она доведена до 12 МВт. Вслед за ней появилась Паратунская станция с мощностью всего 600 кВт — первая бинарная ГеоТЭС в мире.

    Сейчас в России действуют только четыре станции, три из них питают Камчатку, ещё одна, Менделеевская ГеоТЭС на 3,6 МВт, снабжает остров Кунашир Курильской гряды.

    На нашей планете есть немало способов добычи электроэнергии без помощи ископаемого топлива. Какие-то из них, например, солнечная и ветряная энергия, успешно используются уже сейчас. Какие-то, вроде водородных топливных ячеек, пока пребывают на начальной стадии адаптации. Геотермальная энергетика — это наш задел на будущее, раскрыть потенциал которого в полной мере нам еще только предстоит.

    1. Тепловые электростанции.

    Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого и газообразного).

    На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.

    Высокий технический уровень энергетики может быть обеспечен только при гармоничной структуре генерирующих мощностей: в энергосистеме должны быть и АЭС, вырабатывающие дешевую электроэнергию, но имеющие серьезные ограничения по диапазону и скорости изменения нагрузки, и ТЭЦ, отпускающие тепло и электроэнергию, количество которой зависит от потребностей в тепле, и мощные паротурбинные энергоблоки, работающие на тяжелых топливах, и мобильные автономные ГТУ, покрывающие кратковременные пики нагрузки.

    1.1 Типы тэс и их особенности.

    На рис. 1 представлена классификация тепловых электрических станций на органическом топливе.

    Рис.1. Типы тепловых электростанций на органическом топливе.

    Рис.2 Принципиальная тепловая схема ТЭС

    1 – паровой котёл; 2 – турбина; 3 – электрогенератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – подогреватели низкого давления; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватели высокого давления; 10 – дренажный насос.

    Тепловой электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, преобразующих энергию топлива в электрическую и (в общем случае) тепловую энергию.

    Тепловые электростанции характеризуются большим разнообразием и их можно классифицировать по различным признакам.

    По назначению и виду отпускаемой энергии электростанции разделяются на районные и промышленные.

    Районные электростанции – это самостоятельные электростанции общего пользования, которые обслуживают все виды потребителей района (промышленные предприятия, транспорт, население и т.д.). Районные конденсационные электростанции, вырабатывающие в основном электроэнергию, часто сохраняют за собой историческое название – ГРЭС (государственные районные электростанции). Районные электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию (в виде пара или горячей воды), называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Как правило, ГРЭС и районные ТЭЦ имеют мощность более 1 млн кВт.

    Промышленные электростанции – это электростанции, обслуживающие тепловой и электрической энергией конкретные производственные предприятия или их комплекс, например завод по производству химической продукции. Промышленные электростанции входят в состав тех промышленных предприятий, которые они обслуживают. Их мощность определяется потребностями промышленных предприятий в тепловой и электрической энергии и, как правило, она существенно меньше, чем районных ТЭС. Часто промышленные электростанции работают на общую электрическую сеть, но не подчиняются диспетчеру энергосистемы.

    По виду используемого топлива тепловые электростанции разделяются на электростанции, работающие на органическом топливе и ядерном горючем.

    За конденсационными электростанциями, работающими на органическом топливе, во времена, когда еще не было атомных электростанций (АЭС), исторически сложилось название тепловых (ТЭС – тепловая электрическая станция). Именно в таком смысле ниже будет употребляться этот термин, хотя и ТЭЦ, и АЭС, и газотурбинные электростанции (ГТЭС), и парогазовые электростанции (ПГЭС) также являются тепловыми электростанциями, работающими на принципе преобразования тепловой энергии в электрическую.

    В качестве органического топлива для ТЭС используют газообразное, жидкое и твердое топливо. Большинство ТЭС России, особенно в европейской части, в качестве основного топлива потребляют природный газ, а в качестве резервного топлива – мазут, используя последний ввиду его высокой стоимости только в крайних случаях; такие ТЭС называют газомазутными. Во многих регионах, в основном в азиатской части России, основным топливом является энергетический уголь – низкокалорийный уголь или отходы добычи высококалорийного каменного угля (антрацитовый штыб - АШ). Поскольку перед сжиганием такие угли размалываются в специальных мельницах до пылевидного состояния, то такие ТЭС называют пылеугольными.

    По типу теплосиловых установок, используемых на ТЭС для преобразования тепловой энергии в механическую энергию вращения роторов турбоагрегатов, различают паротурбинные, газотурбинные и парогазовые электростанции.

    Основой паротурбинных электростанций являются паротурбинные установки (ПТУ), которые для преобразования тепловой энергии в механическую используют самую сложную, самую мощную и чрезвычайно совершенную энергетическую машину – паровую турбину. ПТУ – основной элемент ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

    ПТУ, имеющие в качестве привода электрогенераторов конденсационные турбины и не использующие тепло отработавшего пара для снабжения тепловой энергией внешних потребителей, называются конденсационными электростанциями. ПТУ оснащённые теплофикационными турбинами и отдающие тепло отработавшего пара промышленным или коммунально-бытовым потребителям, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

    Газотурбинные тепловые электростанции (ГТЭС) оснащаются газотурбинными установками (ГТУ), работающими на газообразном или, в крайнем случае, жидком (дизельном) топливе. Поскольку температура газов за ГТУ достаточно высока, то их можно использовать для отпуска тепловой энергии внешнему потребителю. Такие электростанции называют ГТУ-ТЭЦ. В настоящее время в России функционирует одна ГТЭС (ГРЭС-3 им. Классона, г. Электрогорск Московской обл.) мощностью 600 МВт и одна ГТУ-ТЭЦ (в г. Электросталь Московской обл.).[1]

    Традиционная современная газотурбинная установка (ГТУ) – это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом.

    Парогазовые тепловые электростанции комплектуются парогазовыми установками (ПГУ), представляющими комбинацию ГТУ и ПТУ, что позволяет обеспечить высокую экономичность. ПГУ-ТЭС могут выполняться конденсационными (ПГУ-КЭС) и с отпуском тепловой энергии (ПГУ-ТЭЦ). В настоящее время в России работает четыре новых ПГУ-ТЭЦ (Северо-Западная ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградская, ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» и Сочинская), построена также теплофикационная ПГУ на Тюменской ТЭЦ. В 2007 г. введена в эксплуатацию Ивановская ПГУ-КЭС.

    Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.

    По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления, сверхкритического давления (СКД) и суперсверхкритических параметров (ССКП).

    Критическое давление – это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской теплоэнергетике начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на докритическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД – 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам вполняется с промежуточным перегревом и по блочной схеме. К суперсверхкритическим параметрам условно относят давление более 24 МПа (вплоть до 35 МПа) и температуру более 5600С (вплоть до 6200С), использование которых требует новых материалов и новых конструкций оборудования. Часто ТЭС или ТЭЦ на разный уровень параметров строят в несколько этапов – очередями, параметры которых повышаются с вводом каждой новой очереди.

    Геотермальные электростанции: принцип работы ГеоТЭС, плюсы

    Термальная энергия планеты используется напрямую или преобразуется в электрическую. Это возобновляемый ресурс, перспективный для развития альтернативной энергетики. Геотермальные электростанции строятся в районах дремлющих вулканов, где сталкиваются или разрываются тектонические плиты. Тепло Земли прорывается ближе к поверхности в виде пара при соединении разогретой магмы и водных залежей.

    По расчетам специалистов геотермальной энергетики, доступная тепловая энергия планеты способна обеспечить потребности населения. Активное освоение термических ресурсов началось в середине прошлого века. Пар, поступающий из гейзеров, улавливают и направляют для обогрева жилого сектора, тепличных хозяйств. Укладывают трубопроводы, по которым вода горячих источников устремляется в города и поселки. Часть энергии паровые турбины перерабатывают в электричество. Пока КПД ГеоЭС 7-10%, но технологии совершенствуются. Освоение терморесурсов планеты продолжается.

    Геотермальные электростанции или что такое геотермальная энергия?

    Горячий гейзер – природный геотермальный источник. Их на Земле немного. Пар научились добывать из глубин бурением скважин. Каждые 36 метров температура геологических отложений повышается на один градус. В 60 странах, расположенных в районе тихоокеанского вулканического кольца и на Дальнем Востоке, уже используют термальную энергию.

    Авторское право на создание первой электростанции подобного рода принадлежит Пьеро Джинори Конти. Он в 1904 году провел испытания генератора: подключил к нему 4 лампочки. В 1911 году в городе Лардерелло итальянской провинции Пиза начала работать станция, которая сейчас производит 10% мирового объема геотермального электричества.

    Принцип работы геотермальных электростанций

    Чтобы направить пар на лопасти турбины, его необходимо добыть из-под земли. В основе принципа работы геотермальных электростанций лежит метод закачки воды в рабочую скважину. Жидкость нагревается в теплых пластах до насыщенного пара, который с силой вырывается на поверхность.

    Для генерации электроэнергии применяют 3 основных метода:

    • сухой пар: геотермальные ресурсы воздействуют на турбину;
    • насыщенные газовые среды высокой влажности взаимодействуют с генератором.
    • комбинированный сочетает обе технологии.

    Прямой метод

    Используется гидротермальный пар, вырывающийся из земли по питающей скважине. Он приводит турбину генератора в движение. Отработанная жидкость закачивается в твердые земные пласты. Происходит загрязнение термальных слоев.

    Непрямой метод

    Перегретые гидротермальные ресурсы из скважины поступают в испаритель, где тепло геотермальной воды выпаривает избыточную влагу из теплоносителя. Пар из испарителя под давлением поступает на лопасти турбины, заставляет их вращаться. Электростанции на парогидротермах второго поколения, более мощные и надежные: система испаритель–турбина замкнутая.

    Смешанный бинарный метод

    Современные геотермальные электростанции по принципу работы схожи с генераторными установками второго поколения. Только разогретая землей вода проходит через теплообменник, заполненный теплоносителем. Устройство передает тепло земли воздушной смеси, вращающей генератор. При такой технологии используют менее разогретые термальные воды, увеличивается теплоотдача, снижаются энергетические потери.

    Преимущества и недостатки ГТЭС

    В будущем планируется развитие геотермальных электростанций, их преимущества и недостатки очевидны. Сначала о хорошем:

    • геотермальные воды – возобновляемый и неисчерпаемый ресурс;
    • генератор не зависит от внешних источников топлива;
    • у геотермальной электростанции имеются экологические преимущества: она не загрязняет атмосферу, не разрушает экосистему;
    • природное тепло Земли превосходит по потенциалу органическое топливо;
    • электростанции работают автономно, только при запуске турбину требуется дизтопливо для работы насоса;
    • исключено влияние погодных факторов;
    • установки компактные, ремонтоспособные, не требуют больших экономических затрат;
    • низкая себестоимость используемых ресурсов;
    • при создании ГТЭС не предусмотрены санитарные зоны, окружающую территорию можно использовать для других целей, например, выращивания с/х продукции в теплицах;
    • минимальный штат обслуживающего персонала;
    • используя для генерации пара морскую воду по открытому циклу, можно использовать генераторные установки как опреснители для получения питьевой воды.

    Недостатки геотермальных электростанций:

    • длительный и финансово затратный этап изыскательских работ;
    • станции строят в сейсмически нестабильных районах, высок риск аварий во время землетрясений;
    • термальные воды в некоторых районах содержат горючие сопутствующие газы, природные углеводороды, повышается пожароопасность;
    • работа генераторов связана с повышением уровня шума, вибрацией, влияющей на животных и птиц.

    Геотермальные электростанции в России

    Сейсмически активные районы находятся на Дальнем Востоке и в районах Северного Кавказа. Развитие геотермальных электростанций в России ограничено территориально, применение тепловых насосов возможно на Урале и Алтае. Сейчас в основном тепло Земли используется для обогрева жилого фонда, с/х тепличных комплексов. Только 13% перерабатывается в электричество.

    Паужетская ГеоЭС

    Находится на западном берегу Камчатки рядом с вулканом Камбальным. Открытие Паужетской геотермальной электростанции состоялось в 1966 году. Она создавалась для нужд жителей Паужетка, генерировала всего 5 мегаватт. Постепенно расширялась, теперь мощность 17 мегаватт. Улучшены очистные сооружения первой геотермальной электростанции России, второй турбоагрегат мощностью 6 МВт построен в 1980-м, второй – в 2006-м. Принцип работы геотермальной установки основан на прямом использовании пара. Достраивается бинарный блок комбинированного типа.

    Верхне-Мутновская опытно-промышленная ГеоЭС

    Работает изолированно от РАО ЕЭС, расположена в южной части Камчатки у подножия вулкана Мутновский. Инициатор строительства станции – АО «Наука». На площадке происходит разделение выкачиваемой смеси на пар (он подается на турбины) и воду (ее закачивают в горные пласты). Суммарная мощность блоков, обслуживающих две скважины – 12 мегаватт.

    Мутновская ГеоЭС

    Самая крупная станция Камчатки с прямым использованием пара. Расположена у одноименной сопки, завязана с Верхне-Мутновской станцией в единый энергетический комплекс, производят 1/3 потребностей Камчатки. Два блока мощностью 25 МВт достигли максимальной производительности в 2002 году.

    Океанская ГеоЭС

    До введения объекта на Итурупе были только дизельные генераторы. С пуском ГеоЭС Океанская годовая экономия дизтоплива составила около 4 тысяч тонн. Общая мощность двух модулей «Туман-2А» – 2,5 МВт. Электростанция проработала до марта 2013, после этого работает только один модуль на неполную мощность.

    Менделеевская ГеоТЭС

    Построена у подножия одноименного вулкана на острове Кунашир. Проектная мощность – 3,6 мегаватт. Из четырех скважин одна вышла из строя, забита серой после подвижек земной коры. В ближайшее время планируется модернизация электростанции, повышение производства электричества в два раза.

    Геотермальные станции в мире

    В Топе 15 стран, использующих термальную энергию, Россия занимает 13 место. Лидируют страны, где много сейсмоактивных зон.

    Данные приведенные ниже актуальны на конец 2019 года. Источник: Think Geoenergy

    По состоянию на конец 2019 года глобальная мощность производства геотермальной энергии составляла 15 406 МВт. С добавлением 759 МВт мощности это самый большой ежегодный прирост геотермальной энергии за последние 20 с лишним лет.

    Список открывает США, ГеоЭС и гелиотермические электростанции вырабатывают в год 3676 МВт, 3 – 5% от потребляемой мощности. Это:

    • 22 электростанции комплекса «The Geysers» (на плато гейзеров)в Калифорнии, обеспечивает 60% потребности северного побережья штата;
    • 10 геоблоков в долине Империал, выработка «Imperial Valley Geothermal Area»;
    • электростанция «Navy 1 Geothermal Area» в Неваде у озера Чайна Лейк, создана для нужд военной базы.

    В Индонезии по оценкам экспертов сосредоточено 40% мирового потенциала, оценивается в 24 ГВт. Страна сделала экономический рывок в последние годы, 6 – 7% (это 2133 МВт) вырабатываемого электричества производят ГеоЭС. Самые крупные расположены на Суматре. Продолжается расширение блока Sarulla Unit. У первой очереди производительность 220 МВт, у второй – 110 мегаватт, строится третья.
    Рядом расположена электростанция «Sorik Marapi Modular» (110 МВт), в провинции Лампунг достраивается «Ulubulu Unit» на 320,8 МВт. На острове Ява только одна геотермостанция – «Karaha Bodas» (30 МВт).

    Третью строчку в рейтинге занимают Филиппины. Объем вырабатываемой энергии – 1918 МВт, это 27% всего производства. «Тиви» – первая электростанция, построена в 1982 году, сейчас выдает 330,0 мегаватт. «Макилинг-Банахау» начала работу в 1984 году, достигла мощности 458,0 МВт.

    Мексика производит 963 МВт в год, это 3% потребления, основной вклад делает «Cerro Prieto Geothermal Power Station» (720 МВт). Остальные геостанции страны небольшие.

    В Новой Зеландии расположена одна из крупных ГеоЭС – «Ngatamariki» (110 МВт), она вырабатывает 1/5 часть геотермальной энергии. Общий объем производства страны около 1000 мегаватт, 20% от потребления.

    В Исландии геотермальные скважины используют с 1030 года. В 1976 году появилась ГеоЭС «Svartsengi Geo» (80 МВт). «Hellisheidi Power Station» (300 МВт) в 2011 году входила в пятерку самых крупных геотермических электростанций мира. Есть еще два блока: «Nesjavellir» (120 МВт) и «Reykjanes», (100 МВт). Суммарная мощность геоэнергетики – более 750 МВт в год.

    В Топ 15-ти стран, имеющих ГеоЭС, также входят Сальвадор, Коста Рика, Кения, Никарагуа, Папуа Новая Гвинея, Гватемала.

    Будущее геотермального электричества

    Паровые и геотермальные источники – лишь часть георесурсов. Тепло твердых пород пока не утилизируется. Ведется разработка по увеличению КПД существующих блоков, снижению себестоимости строительства. Реализуются грандиозные проекты в Америке, Индонезии. Упор делается на электростанции с бинарным циклом. Ведутся изыскательские работы в Африке, Австралии.

    Домашняя ТЭЦ

    Очевидно, что в горах и вдали от больших городов нет подключения к сети. Так что, если вы выйдете на улицу на пару дней, вам придется предоставить источник энергии для носимой электроники. Вы можете использовать батарею или небольшие фотоэлектрические элементы для зарядки вашего телефона, планшета и т. Д. Или вы можете использовать PowerPot , это комбинация кастрюли и портативного электрогенератора, поэтому вам не придется есть жучки и сырье. мясо, и вы сможете послушать любимую музыку или позвонить кому-нибудь.

    [Источник изображения: Kickstarter ]

    PowerPot - это инновационный портативный генератор, который без каких-либо движущихся частей преобразует тепло во время приготовления пищи в электричество. По словам разработчиков, он может работать «с любым источником топлива» и не обязательно использовать его только на открытом воздухе. Вы можете использовать его на кухне, если решите частично сократить свои счета за электричество.
    В устройстве используется явление, известное как « термоэлектрический эффект », открытое тремя учеными отдельно в 19 веке.Вот почему это явление также известно как эффект Зеебека , эффект Пельтье и эффект Томсона . Эффект наблюдается при воздействии на термоэлектрический материал градиента температуры, что приводит к генерации электрического тока. На атомном уровне это означает, что когда одна сторона материала нагревается, частицы, несущие заряд, переносят заряд с горячей стороны на холодную.

    [Источник изображения: Kickstarter ]

    Разработчики заявили, что они используют прототип в течение пяти лет до официального продукта, что тоже довольно хороший период тестирования.Инновационный электрогенератор был разработан с учетом следующих критериев: он должен был быть легким, чтобы избежать ненужной нагрузки, без движущихся частей, чтобы его было легко обслуживать, прост в использовании и надежен.
    На рынке представлены два типа PowerPot - PowerPot V и PowerPot X . Модель V выдает 5 Вт мощности, а более крупная модель X обеспечивает 10 Вт электроэнергии. Этой мощности достаточно для зарядки как минимум 2 смартфонов, некоторых светодиодных фонарей и MP3-плеера.В кампании Kickstarter упоминалось, что команда планирует разработать более крупный PowerPot, который вырабатывает 15 Вт электроэнергии. Этого будет достаточно, чтобы зарядить устройство большего размера, например, планшет. Однако в списке товаров интернет-магазина PowerPot такого названия нет.

    [Источник изображения: Kickstarter ]

    Модель V сделана из анодированного алюминия, который позволяет весить 340 грамм или 12 унций (как стандартные боксерские перчатки). Он вмещает до 1,4 л и заряжает устройства через USB-кабель.
    Тип X построен так же, как V, но больше и производит вдвое больше мощности. Он вмещает 1,9 л, а также может заряжать планшеты и другие устройства больше, чем MP3-плееры.
    Третья модель проекта должна была производить 15 Вт и вмещать 3,8 л (1 галлон) жидкости. Разработчики заявили, что PowerPot XV будет генерировать мощность, достаточную для поддержки работы сотовых телефонов и домашнего освещения семьи из развивающейся страны. Если честно, это наименьшая проблема в этих странах ... Но это не меняет того факта, что PowerPot - это предмет, который будет полезен не только на природе.

    [Источник изображения: Kickstarter ]

    Электростанция

    Электростанция

    Электростанция

    http://www.answers.com/topic/power-plant-operator


    & nbsp Электростанция (также называемая генерирующей станцией, электростанцией или электростанцией) - это промышленный объект для производства электроэнергии.

    & nbsp Силовая установка также используется для обозначения двигателя на кораблях, самолетах и ​​других крупных транспортных средствах. Некоторые предпочитают использовать термин энергетический центр, потому что он более точно описывает то, что делают растения, а именно преобразование других форм энергии, таких как химическая энергия, гравитационная потенциальная энергия или тепловая энергия в электрическую энергию. Тем не менее, электростанция является наиболее распространенным термином в США, в то время как в других странах широко используются как электростанции, так и электростанции, причем электростанции преобладают во многих странах Содружества, особенно в Великобритании.

    & nbsp В центре почти всех электростанций находится генератор, вращающаяся машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую, создавая относительное движение между магнитным полем и проводником. Источник энергии, используемый для поворота генератора, сильно различается. В основном это зависит от того, какие виды топлива легко доступны, и от типов технологий, к которым у энергетической компании есть доступ.

    ТЭЦ

    & nbsp На тепловых электростанциях механическая энергия вырабатывается тепловым двигателем, который преобразует тепловую энергию, часто возникающую при сгорании топлива, в энергию вращения.Большинство тепловых электростанций производят пар, и их иногда называют паровыми электростанциями. Согласно второму закону термодинамики, не вся тепловая энергия может быть преобразована в механическую энергию. Следовательно, в окружающую среду всегда теряется тепло. Если эта потеря используется в качестве полезного тепла, для промышленных процессов или централизованного теплоснабжения, электростанция называется когенерационной электростанцией или ТЭЦ (теплоэлектроцентралью). В странах, где централизованное теплоснабжение является обычным явлением, существуют специальные тепловые станции, называемые котельными, работающими только на тепло.Важный класс электростанций на Ближнем Востоке использует побочное тепло для опреснения воды.

    КПД паровой турбины ограничен максимальной температурой производимого пара и не зависит напрямую от используемого топлива. При одинаковых условиях пара угольные, атомные и газовые электростанции имеют одинаковую теоретическую эффективность. В целом, если система работает постоянно (базовая нагрузка), она будет более эффективной, чем та, которая используется периодически (пиковая нагрузка).Помимо использования сбрасываемого тепла для технологического или централизованного теплоснабжения, одним из способов повышения общей эффективности электростанции является объединение двух различных термодинамических циклов. Чаще всего выхлопные газы газовой турбины используются для выработки пара для котла и паровой турбины. Комбинация «верхнего» цикла и «нижнего» цикла дает более высокий общий КПД, чем любой цикл может быть достигнут по отдельности.

    Классификация тепловых электростанций

    Тепловые электростанции классифицируются по типу топлива и типу установленного первичного двигателя:

    По топливу:

    - атомные электростанции используют тепло ядерного реактора для работы паротурбинного генератора.Около 20% электроэнергии в США вырабатывается атомными электростанциями;

    - электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут также использовать паротурбинный генератор или в случае природного газа в установках с обогревом может использоваться турбина внутреннего сгорания. Электростанция, работающая на угле, вырабатывает электроэнергию за счет сжигания угля для выработки пара, а побочным эффектом является образование большого количества углекислого газа, который выделяется от сжигания угля и способствует глобальному потеплению.Около 50% электроэнергии в США производится угольными электростанциями;

    - геотермальные электростанции используют пар, добытый из горячих подземных горных пород;

    - солнечные тепловые электростанции используют солнечный свет для кипячения воды, которая вращает генератор;

    Первичным двигателем:

    - паротурбинные установки используют динамическое давление, создаваемое расширяющимся паром, для вращения лопаток турбины.Практически все крупные негидравлические станции используют эту систему. Около 80% всей электроэнергии, производимой в мире, производится использование паровых турбин;

    - газотурбинные установки используют динамическое давление от протекающих газов (воздуха и продуктов сгорания) непосредственно к управлять турбиной. Турбинные установки внутреннего сгорания, работающие на природном газе (и мазуте), могут запускаться быстро, и поэтому используется для поставки «пиковой» энергии в периоды высокого спроса, хотя и по более высокой стоимости, чем станции с базовой нагрузкой.Это могут быть сравнительно небольшие установки, а иногда и полностью автономные, с дистанционным управлением. Этот тип впервые в Великобритании, Princetown [5] был первым в мире, введен в эксплуатацию в 1959 году;

    - парогазовые установки имеют как газовую турбину, работающую на природном газе, так и паровой котел и паровую турбину которые используют горячий выхлопной газ газовой турбины для производства электроэнергии. Это значительно увеличивает общий эффективность станции, и многие новые электростанции с базовой нагрузкой представляют собой станции комбинированного цикла, работающие на природном газе;

    - Двигатели внутреннего сгорания Поршневые двигатели используются для обеспечения энергией изолированных населенных пунктов и часто используется для небольших когенерационных установок.Больницы, офисные здания, промышленные предприятия и др. критически важные объекты также используют их для обеспечения резервного питания на случай отключения электроэнергии. Обычно они заправляются дизельным топливом, мазутом, природным газом и свалочным газом;

    Классификация

    Все тепловые электростанции производят отходящую тепловую энергию как побочный продукт производимой полезной электроэнергии. Количество отработанной тепловой энергии равно или превышает количество произведенной электроэнергии.Электростанции, работающие на газе, могут достичь эффективности преобразования 50% *, а угольные и нефтяные электростанции - около 30-49% *. Отработанное тепло вызывает повышение температуры в атмосфере, которое незначительно по сравнению с выбросами парниковых газов той же электростанции. В градирнях с естественной тягой на атомных электростанциях и некоторых крупных электростанциях, работающих на ископаемом топливе, используются большие гиперболические конструкции, похожие на дымоходы (как показано на изображении слева), которые отводят отработанное тепло в окружающую атмосферу за счет испарения воды ( нижнее левое изображение).Тем не менее, мокрые градирни с механической или принудительной тягой (как показано на изображении справа) на многих крупных тепловых электростанциях, атомных электростанциях, электростанциях, работающих на ископаемом топливе, нефтеперерабатывающих заводах, нефтехимических предприятиях, геотермальных источниках, биомассе и др. На заводах по переработке отходов в энергию используются вентиляторы, обеспечивающие движение воздуха вверх через нисходящую воду, и они не являются гиперболическими конструкциями, подобными дымоходам. Градирни с принудительной или принудительной тягой обычно представляют собой прямоугольные коробчатые конструкции, заполненные материалом, который улучшает контакт восходящего воздуха и нисходящей воды.

    В районах с ограниченным использованием воды может потребоваться сухая градирня или радиатор с прямым воздушным охлаждением, поскольку получение подпиточной воды для испарительного охлаждения будет непомерно дорогостоящим или экологическим. Они имеют более низкий КПД и более высокое потребление энергии вентиляторами, чем водяная испарительная градирня.

    Там, где это экономически и экологически возможно, электроэнергетические компании предпочитают использовать охлаждающую воду из океана, озера или реки, или пруда-охладителя вместо градирни.Этот тип охлаждения может снизить стоимость градирни и снизить затраты на энергию для прокачки охлаждающей воды через теплообменники станции. Однако отходящее тепло может вызвать заметное повышение температуры воды. Электростанции, использующие для охлаждения естественные водоемы, должны быть спроектированы так, чтобы предотвратить попадание организмов в цикл охлаждения. Еще одним воздействием на окружающую среду будут организмы, которые адаптируются к более теплой воде растений и могут получить травмы, если установка остановится в холодную погоду.

    Прочие источники энергии

    Другие электростанции используют энергию волн или приливов, ветра, солнечного света или энергию падающей воды, гидроэлектроэнергии. Эти типы источников энергии называются возобновляемыми источниками энергии.
    Гидроэлектроэнергия. Плотины гидроэлектростанций заполняют резервуар воды и выпускают ее через одну или несколько водяных турбин для выработки электроэнергии.
    ГАЗ. Гидроэлектростанция с гидроаккумулятором является чистым потребителем энергии, но снижает цену на электроэнергию. Воду перекачивают в высокий резервуар, когда спрос и цена на электроэнергию низкие. В часы пиковой нагрузки, когда цена на электроэнергию высока, накопленная вода сбрасывается через турбины для производства электроэнергии.
    Солнечная. Солнечная фотоэлектрическая электростанция использует фотоэлектрические элементы для преобразования солнечного света в электричество постоянного тока с помощью фотоэлектрического эффекта.В установках этого типа не используются вращающиеся машины для преобразования энергии. Солнечные тепловые электростанции - еще один тип солнечных электростанций. Они используют параболические желоба или гелиостаты для прямого солнечного света на трубу, содержащую теплоноситель, например масло. Затем нагретое масло используется для кипячения воды в пар, который вращает турбину, приводящую в действие электрический генератор. В солнечной тепловой электростанции с центральной башней используются сотни или тысячи зеркал, в зависимости от размера, которые направляют солнечный свет на приемник на вершине башни.Опять же, тепло используется для производства пара, который вращает турбины, приводящие в действие электрические генераторы. Есть еще один тип солнечных тепловых электростанций. Солнечный свет падает на дно водоема, нагревая самый нижний слой воды, который не может подняться из-за градиента соли. Двигатель цикла Ренкина использует разницу температур в водных слоях для производства электроэнергии.
    Ветер. Ветряные турбины можно использовать для выработки электроэнергии в районах с сильными устойчивыми ветрами, иногда на море.В прошлом использовалось много различных конструкций, но почти все современные турбины, производимые сегодня, имеют трехлопастную конструкцию, направленную против ветра. Строящиеся в настоящее время ветряные турбины, подключенные к сети, намного больше, чем агрегаты, установленные в 1970-х годах, и поэтому вырабатывают электроэнергию более дешево и надежно, чем более ранние модели. В более крупных турбинах (порядка одного мегаватта) лопасти движутся медленнее, чем более старые, меньшие по размеру, что делает их менее отвлекающими визуально и безопаснее для летающих животных. Старые турбины до сих пор используются на некоторых ветряных электростанциях, например на перевале Альтамонт и перевале Техачапи.

    Операции

    Оператор электростанции выполняет несколько обязанностей на электростанции. Операторы несут ответственность за безопасность рабочих бригад, которые часто ремонтируют механическое и электрическое оборудование. Они обслуживают оборудование, проводя периодические проверки и регулярно регистрируя температуры, давления и другую важную информацию. Операторы несут ответственность за запуск и остановку генераторов в зависимости от необходимости.Они могут синхронизировать и регулировать выходное напряжение дополнительной генерации с работающей электрической системой, не нарушая работу системы. Они должны знать электрические и механические системы, чтобы устранять неполадки на предприятии и повышать его надежность. Операторы должны уметь реагировать на чрезвычайные ситуации и знать действующие процедуры их устранения.

    PPT - Роль тепловых стратегий в производстве термоэлектрической энергии Презентация PowerPoint

  • Роль тепловых стратегий в термоэлектрической энергии Generation Troy J.Дент-младший и Аджай К. Агравал, факультет машиностроения, Университет Алабамы, Таскалуса

  • Мотивация • Переносное производство электроэнергии • Производство термоэлектрической энергии • Отсутствие движущихся частей или шума • Низкая производительность из-за низкой скорости теплопередачи между рабочими процессами жидкости и модуль TE • Исследования TE в первую очередь были направлены на улучшение материалов TE.

  • Термоэлектрические (TE) эффекты • Генерация TE за счет разницы температур на элементах TE • Модуль TE, образованный серией элементов TE • Эффекты TE • Нагрев Джоуля • Эффект Пельтье • Эффект Томсона

  • Термоэлектрические (TE) эффекты • Нагрев Джоуля • Эффект Томсона • DV из-за разницы температур • Эффект Пельтье • DV из-за разницы в материалах

  • Термоэлектрический КПД • Термоэлектрический КПД основан на • Термоэлектрической добротности • Коэффициент Зеебека - a (В / K) • Удельное электрическое сопротивление - re (Вт · м) • Теплопроводность - k (Вт / м · K) • Эффективность модуля TE

  • Эффективность системы • Эффективность системы • Поглощение тепла, без нагрева рециркуляция • Подвод тепла с рециркуляцией тепла

  • Цели • Сравнение тепловых стратегий • Без ребер, оребрение, с водяным охлаждением • Влияние тепловой энергии Стратегии на: • Температура жидкости и ТЕ-модуля • Скорость теплопередачи между ТЕ-модулем / жидкостями • Коэффициент тепловложения, QR • Эффективность термоэлектрического модуля, ηm • Эффективность системы, ηs

  • Компоновка модели Без ребер Ребристые с водяным охлаждением

  • Параметры CFD • Ламинарный поток • Горячая жидкость - ReD = 211 • Холодная жидкость - ReD = 643 • Входы потока жидкости • Равномерная температура • Tc = 300 K, Th = 1500 K • Однородный массовый поток • Воздух - 1.8 кг / м² ∙ с • Вода - 84,53 кг / м² ∙ с • Свойства материала, зависящие от температуры • Свойства кремний-германиевого ТЭ материала • ТЭ элементы изолированы • Отсутствует теплопередача с осевой проводимостью • Модель излучения DO

  • Управляющие уравнения CFD • Сохранение массы • Сохранение импульса • Сохранение энергии • Термины источника • Масса - Sm; Импульс - Sx, Sy & Sz; Energy - SE

  • Термоэлектрический модуль • Термоэлектрические соединения • Горячий спай • Холодный спай • Термоэлектрические ветви • p-тип • n-тип • Jp = I / Ap; Anp = An / Ap • Jp и Anp оптимизированы для ηs

  • Профили абсолютной осевой скорости Без ребер Ребристые с водяным охлаждением

  • Температурные профили Без ребер Ребристые с водяным охлаждением

  • Vector

    Участок Без ребер Ребристые с водяным охлаждением • Значительная осевая проводимость в металлическом проводнике

  • Профиль средней температуры в осевом направлении Горячая жидкость Холодная жидкость

  • Профиль средней температуры в осевом направлении Средняя температура перехода Горячий спай - холодный спай

  • Производительность модуля TE Скорость подводимого тепла, Qh Термоэлектрическая эффективность, ηTE Скорость выработки энергии TE

  • Производительность модуля TE Эффективность Карно Параметр материала TE, γ

  • Индивидуальные термоэлектрические эффекты Нагревания Thomson Joule Эффект • Мощность источника тепла индивидуального TE e ffects • Нагрев Джоуля и эффект Томсона генерируют тепло - Потери мощности • Эффект Пельтье поглощает тепло - Генерация энергии TE

  • Выводы • Уменьшение теплового сопротивления между модулем TE и жидкостью может значительно повысить эффективность системы.• Хорошие термические стратегии приведут к повышению эффективности системы даже при плохих термоэлектрических характеристиках, как в случае с водяным охлаждением. • Повышение эффективности системы возможно за счет лучшего понимания взаимодействия теплопередачи, потока жидкости и выработки термоэлектрической энергии. • Исследование тепловых стратегий в сочетании с исследованиями термоэлектрических материалов может привести к лучшему генерированию термоэлектрической энергии.

  • Благодарности • Troy Dent поддерживается программой стипендий • Graduate Assistance in the National Need (GAANN) • Министерства образования США

  • Моделирование устройства термоэлектрического генератора

    1.Введение

    Увеличение выбросов парниковых газов в атмосферу из-за сжигания ископаемого топлива для производства электроэнергии и тепла послужило стимулом для разработки альтернативных эффективных и экологически чистых систем производства энергии, в том числе для рекуперации отработанного тепла в электроэнергию . Многочисленные системы выработки электроэнергии, такие как солнечные панели, ветряные турбины и геотермальные электростанции, использующие возобновляемые источники энергии, были разработаны для уменьшения зависимости от ископаемых видов топлива и, таким образом, сокращения выбросов парниковых газов.Однако такие системы выработки электроэнергии требуют серьезного обслуживания и часто дороги по сравнению с термоэлектрическими генераторами (ТЭГ). Устройство термоэлектрического генератора (ТЭГ) - это устройство, которое напрямую преобразует тепло в электричество. По сути, ТЭГ - это термоэлектрический модуль (ТЭМ), который состоит из термобатарей, то есть набора термопар, состоящих из ветвей полупроводников p- и n-типа, которые соединены электрически последовательно и термически параллельно [1, 2]. Термопары, построенные из выводов полупроводников p- и n-типа, зажаты между двумя керамическими пластинами, которые должны поддерживаться при двух разных температурах для реализации режима генерации.Температурный градиент, индуцированный между верхней и нижней керамическими пластинами, создает напряжение на полюсах ТЭГ из-за эффекта Зеебека в термопарах, построенных на ножках полупроводников p- и n-типа.

    Использование отходящего тепла в качестве источника тепла для ТЭГ является экономически эффективным, поскольку отходящее тепло уже доступно бесплатно. Известно, что около 70% мирового производства энергии попадает в атмосферу из-за рассеивания тепла, что является одним из значительных вкладов в глобальное потепление [3]. Следовательно, использование отработанного тепла путем преобразования в электричество с использованием ТЭГ может способствовать экономии энергии и сохранению окружающей среды.Термоэлектрическое устройство также может работать в обратном режиме как термоэлектрический охладитель (ТЕС) и создавать обратный градиент температуры между верхней и нижней керамическими пластинами из-за эффекта Пельтье, если приложено электрическое смещение. В зависимости от режима работы, приложение напряжения смещения к термоэлектрическому модулю (ТЭМ) и, следовательно, инициирование протекания электрического тока приводит к возникновению разницы температур между верхней и нижней пластинами, а ТЭМ действует как термоэлектрический охладитель (ТЭМ) и наоборот; Размещение ТЭМ в температурном градиенте приводит к возникновению напряжения на полюсах ТЭМ, и ТЭМ действует как тепловой насос с функцией термоэлектрического генератора (ТЭГ) [4].

    Термоэлектрические устройства обладают различными преимуществами по сравнению с другими системами выработки электроэнергии [5]. ТЭГ - это привлекательные системы производства электроэнергии, поскольку они представляют собой бесшумные твердотельные устройства без движущихся частей, безопасные для окружающей среды, масштабируемые от небольших до гигантских источников тепла и очень надежные. Они также обладают увеличенным сроком службы и способностью использовать низкопотенциальную тепловую энергию для выработки электроэнергии.

    2. Принцип работы ТЭГ

    2.1. Эффект Зеебека

    Эффект Зеебека описывает индукцию напряжения, когда соединения двух разных проводящих материалов поддерживаются при разных температурах, как показано на рисунке 1.Эффект Зеебека увеличивается по величине, когда увеличивается коэффициент Зеебека проводящих материалов и / или разница температур между их соединениями. Напряжение, индуцированное эффектом Зеебека, определяется следующим образом:

    , где α - коэффициент Зеебека, а ΔT - разность температур между горячим и холодным спаями.

    Рисунок 1.

    Эффект Зеебека.

    2.2. Эффект Пельтье

    Эффект Пельтье описывает рассеивание или поглощение тепла при соединении двух проводящих материалов, когда ток течет через соединение, как показано на рисунке 2.В зависимости от направления протекания тока при подключении тепло поглощается или рассеивается.

    Рисунок 2.

    Эффект Пельтье.

    2.3. Эффект Томсона

    Эффект Томсона описывает рассеивание или поглощение тепла, когда электрический ток проходит через цепь, состоящую из одного материала, температура которого изменяется по длине, как показано на рисунке 3. ΔQ представляет собой рассеивание тепла, когда электрический ток проходит через однородный проводник.Коэффициент Томсона определяется вторым соотношением Кельвина [6–9]:

    Рисунок 3.

    Эффект Томсона.

    где μ и T, соответственно, обозначают коэффициент Томсона и температуру. Если коэффициент Зеебека α не зависит от температуры, то коэффициент Томсона равен нулю.

    2.4. Джоулев нагрев

    Эффект джоулева нагрева определяет тепло, рассеиваемое материалом с ненулевым электрическим сопротивлением в присутствии электрического тока, как показано на рисунке 4,

    Рисунок 4.

    Джоулевое нагревание.

    3. Состав ТЭГ

    3.1. Трехмерное представление комплексной работы ТЭГ

    ТЭГ состоят из множества ветвей (пластин), изготовленных из полупроводников p- и n-типа, образующих термопары, все соединенные последовательно электрически и параллельно термически. Полупроводниковые ножки соединены друг с другом через проводящие медные выводы, и они зажаты между двумя керамическими пластинами, которые проводят тепло, но ведут себя как изоляторы для электрического тока.Принципиальная схема трехмерного (3-D) многоэлементного термоэлектрического генератора показана на рисунке 5.

    Рисунок 5.

    Трехмерная схема многоэлементного ТЭГ.

    Отработанное тепло из различных источников, таких как выхлопные газы автомобильных двигателей, промышленность и отопление инфраструктуры, геотермальные источники и другие, может подаваться на верхнюю керамическую пластину ТЭГ. Как показано на Рисунке 5, тепло проходит через керамическую пластину и медные проводящие выводы, прежде чем достигнет верхней поверхности ветвей p- и n-типа, изготовленных из надлежащих полупроводников, которая определяется как горячая сторона ТЭГ.Тепло проходит через обе ножки полупроводника, а затем снова через медные проводящие выводы и нижнюю керамическую пластину. Благодаря радиатору нижняя керамическая пластина поддерживается при значительно более низкой температуре, чем верхняя керамическая, чтобы создать высокий температурный градиент, который приведет к высокой выходной мощности. Допустимая температура, применяемая к верхней и нижней керамическим пластинам, зависит от материалов ножек p- и n-типа. Кроме того, материалы p- и n-типа обладают низкой теплопроводностью, чтобы максимально ограничить тепловой поток через полупроводники и поддерживать разницу температур между горячей и холодной сторонами ТЭГ.

    Графическое распределение температуры вдоль ветвей ТЭГ при условной разнице температур ΔT между горячей и холодной сторонами показано на рисунке 6.

    Рисунок 6.

    Температурный градиент внутри ТЭГ.

    После создания температурного градиента между горячей и холодной сторонами ТЭГ возникло напряжение на положительном и отрицательном полюсах ТЭГ из-за эффекта Зеебека, как показано на рисунке 7.

    Рисунок 7.

    Распределение напряжения внутри ТЭГ.

    Напряжение, генерируемое в ТЭГ из-за эффекта Зеебека, вызывает движение носителей заряда в полупроводниковых ветвях p- и n-типа, и, следовательно, электрический ток в электрической цепи, включая нагрузочный резистор RL, подключенный к полюсам ТЭГ, формируется плотность тока, отображается Рисунок 8.

    Рисунок 8.

    Плотность тока в ТЭГ.

    3.2. Одномерное представление ТЭГ

    Создание одномерного (1-мерного) представления ТЭГ полезно при определении аналитических выражений поглощенного и отводимого тепла, поскольку выходная мощность ТЭГ определяется как разница между поглощенным и отводимым теплом. . На рисунке 9 представлена ​​одномерная схема ТЭГ с источником тепла и радиатором, соответственно, нанесенными на верхнюю и нижнюю стороны ТЭГ.

    Рисунок 9.

    Одномерная схема многоэлементного ТЭГ.

    TH, QH и KH - температура источника тепла, тепло, подаваемое от источника тепла к ТЭГ, и теплопроводность горячей стороны ТЭГ. TL, QL и KL - это, соответственно, температура радиатора, тепло, отводимое от ТЭГ к радиатору, и теплопроводность холодной стороны ТЭГ. Thand Qh определяет температуру горячего спая термопар и тепловой поток через горячие спаи ТЭГ. Tc и Qc описывают температуру холодного спая термопар и тепловой поток через холодные спаи ТЭГ.Предполагая, что термоэлектрические свойства не зависят от температуры, α, k, ρ можно определить, соответственно, как постоянный коэффициент Зеебека, постоянную теплопроводность и постоянное удельное электрическое сопротивление.

    3.3. Сопротивление электрической сети

    Схема электрического сопротивления ТЭГ показана на рисунке 10. Полупроводниковые выводы P-типа и n-типа соединены друг с другом электрически последовательно через медные проводящие выводы.

    Рисунок 10.

    Сопротивление электрической сети.

    Rp и Rn - электрическое сопротивление, связанное, соответственно, с полупроводниковыми выводами p- и n-типа. Rcpeh, Rcpec и RLare, соответственно, электрическое сопротивление медных проводящих полос на горячей стороне, электрическое сопротивление медных проводящих полос на холодной стороне и сопротивление внешней нагрузки.

    3.4. Сопротивление тепловой сети

    Тепловое сопротивление ТЭГ показано на рисунке 11, и оно помогает определить скорость теплопередачи через керамические пластины, медные полоски и полупроводниковые выводы p- и n-типа.Количество термопар N .

    Рисунок 11.

    Тепловая цепь сопротивления.

    Teceh, Ticeh и Rcehare, соответственно, внешняя температура горячей керамической пластины, внутренняя температура горячей керамической пластины и термическое сопротивление, связанное с керамической пластиной на горячей стороне. Th, Rcph и Rtegare, соответственно, температура горячего спая полупроводниковых ветвей p- и n-типа, тепловое сопротивление медной ленты на горячей стороне и тепловое сопротивление полупроводниковых ветвей p- и n-типа.Tc, Rcpc и Ticec - это, соответственно, температура холодного спая полупроводниковых выводов p- и n-типа, тепловое сопротивление керамической пластины на холодной стороне и внутренняя температура холодной керамической пластины. Rcecand Tececare, соответственно, термическое сопротивление холодной керамической пластины и внешняя температура холодной керамической пластины.

    4. Теоретическая модель

    4.1. Анализ свойств термоэлектрического материала и геометрии ТЭГ

    Термоэлектрические материалы ветвей ТЭГ, полупроводники p- и n-типа, характеризуются параметром, называемым добротностью Z, , который измеряет способность термоэлектрических материалов преобразовывать тепло в электрическое. мощность.Показатель качества выражается следующим образом:

    , где α, ρ и k - соответственно коэффициент Зеебека, удельное электрическое сопротивление и теплопроводность термоэлектрических материалов. Отличные термоэлектрические материалы обладают высоким коэффициентом Зеебека, низким удельным сопротивлением и низкой теплопроводностью [10].

    Для получения максимальной добротности при проектировании ТЭГ геометрия полупроводниковых ветвей и свойства термоэлектрических материалов должны удовлетворять следующему уравнению [1, 11]:

    Ap2Ln2An2Lp2 = knρpkpρn, E4

    где Ap, An, Lp , Ln, kp, kn, ρp и ρn - соответственно площадь поперечного сечения, длина, теплопроводность и удельное электрическое сопротивление полупроводниковых ветвей p- и n-типа.

    Чтобы снизить производственные затраты, полупроводниковые ветви p- и n-типа изготавливаются с одинаковой геометрией, то есть Ap = An = A и Lp = Ln = L. Точно так же полупроводниковые ветви p- и n-типа изготавливаются из легированных сплавов для обеспечения одинаковых термоэлектрических свойств, то есть ρp = ρn, kp = kn и αp = −αn [12].

    4.2. Анализ характеристик ТЭГ

    Для получения выражений, описывающих характеристики ТЭГ, термопара, построенная из ветвей полупроводников p- и n-типа, взята из рисунка 9 и представлена ​​на рисунке 12.На рисунке 12 показан перенос тепла внутри одной термопары. Длина и площадь поперечного сечения полупроводниковых ножек p- и n-типа равны и обозначаются как L и A соответственно. Спай термопары закреплен на теплопроводной и электроизоляционной керамической пластине.

    Рис. 12.

    Теплопередача внутри термопары ТЭГ.

    Qh, Qc, Qkin, Qkout, Qj, Lp, Ln и δcuare, соответственно, тепло, поглощенное в горячем спай, тепло, отводимое в холодном спае, теплопроводность Фурье, передаваемая внутри контрольного объема, теплопроводность Фурье, передаваемая из контрольного объема , Джоулев нагрев, генерируемый в пределах контрольного объема, длины ветвей p- и n-типа и толщины медных электропроводящих полос.

    Используя принцип сохранения энергии и предполагая одномерное стационарное состояние, уравнение энергии дифференциального контрольного объема внутри полупроводниковой ветви p-типа можно выразить следующим образом:

    Используя разложение Тейлора:

    Q (x) - ( Q (x) + ∂Q (x) ∂xdx) + I2ρpApdx = 0, E7

    I представляет электрический ток, индуцированный в устройстве TEG:

    −∂Q (x) ∂xdx + I2ρpApdx = 0.E8

    Закон проводимости Фурье для одного -Мерные состояния теплопроводности:

    Подставляя уравнение. (9) в уравнение.(8):

    −∂∂x (−kpAp∂Tp∂x) dx + I2ρpApdx = 0.E10

    При условии, что термоэлектрические свойства не зависят от температуры, kp можно вынести из производной и уравнение. (10) может быть выражено следующим образом:

    kpApd2Tpdx2dx + I2ρpApdx = 0.E11

    Интегрирующее уравнение. (11):

    ∫0xkpApd2Tpdx2dx + ∫0xI2ρpApdx = 0, E12kpAp (dTpdx | x − dTpdx | 0) + I2ρpApx = 0, E13

    , где Qp (0) - тип теплопроводности Фурье, передаваемый в ветвь pdApLx внутри верхней ветви ∫0LpI2ρpApxdx = −∫0LpQp (0) dx, E16kpAp (Tp (Lp) −Tp (0)) + I2ρpApLp22 = −Qp (0) Lp, E17Qp (0) = kpApLp (Th − Tc) −0.5I2ρpLpAp.E20

    С учетом эффекта Пельтье, происходящего в горячем спайе ветви p-типа:

    Qph = αpITh + kpApLp (Th − Tc) −0,5I2ρpLpAp, E21

    , где Qph - общее количество тепла, поглощенное в горячем спайе ветви p-типа. .

    Использование той же процедуры с теми же граничными условиями для получения теплового потока через ветвь n-типа приводит к следующему выражению Qn:

    Qnh = −αnITh + knAnLn (Th − Tc) −0,5I2ρnLnAn, E22

    , где Qnh - полное тепло, поглощаемое горячим спаем ноги n-типа. Таким образом, общее количество тепла, поглощаемое горячим спаем полупроводниковых ветвей p- и n-типа, составляет:

    Qh = (αp − αn) ITh + (kpApLp + knAnLn) (Th − Tc) −0.5 (ρpLpAp + ρnLnAn) I2.E24

    Мы используем тот же метод, чтобы получить выражение для тепла, отводимого в холодном спайе ветвей p-типа и n-типа. Следовательно, получается следующее выражение:

    Qc = (αp − αn) ITc + (kpApLp + knAnLn) (Th − Tc) +0,5 (ρpLpAp + ρnLnAn) I2.E25

    4.3. Выражения характеристик ТЭГ

    ТЭГ характеризуются многочисленными выражениями характеристик, включая тепло, поглощаемое на горячей стороне, тепло, отбрасываемое на холодной стороне, выходная мощность, индуцированное напряжение и ток, протекающий в электрической цепи с нагрузочным резистором.Определяя символы ниже из уравнений. (24) и (25):

    Таким образом, выражение теплового потока через горячий и холодный спаи для полупроводниковых термопар N может быть выражено следующим образом:

    Qh = N (αITh − 0,5rI2 + K (Th − Tc)) , E29Qc = N (αITc + 0,5rI2 + K (Th-Tc)). E30

    Как указывалось ранее, мощность, вырабатываемая ТЭГ, определяется как разница между теплотой, поглощенной горячим спаем, и теплом, отбрасываемым на холодном спайе:

    P = Qh-Qc = N (αI (Th-Tc) -rI2) .E31

    Оптимальный ток, генерируемый в ТЭГ, получается путем первого вывода уравнения.(31) относительно тока следующим образом:

    dPdI = N (α (Th − Tc) −2Ir). E32

    Eq. (32) приравнивается к нулю, чтобы определить следующее выражение оптимального тока:

    Вообще говоря, напряжение, ток и выходная мощность, индуцированные в ТЭГ, состоящем из набора термопар, аналогичных показанным на рисунке 9, соответственно, определяются как :

    P = I2RL = (α (Th − Tc) r + RL) 2RL, E35V = IRL = α (Th − Tc) r + RLRL, E36

    где RL - внешнее сопротивление нагрузки. Чтобы получить оптимальный наведенный электрический ток и выходную мощность, генерируемую в электрической цепи с ТЭГ, состоящим из набора термопар, внешнее сопротивление должно быть равно общему внутреннему электрическому сопротивлению полупроводниковых ветвей p- и n-типа.Эффективность ТЭГ определяется выражением:

    В реальном ТЭГ используются два термоэлектрических материала, а именно полупроводники p- и n-типа. Максимальная эффективность, обеспечиваемая ТЭГ, выражается следующим образом:

    ηmax = (1 − ThTc) 1 + ZT¯ − 11 + ZT¯ + ThTc, E38

    , где Z и T¯ являются, соответственно, добротностью p- и n Полупроводники и усредненная температура между температурами на горячей и холодной сторонах.

    4.4. Пример моделирования рабочих характеристик ТЭГ

    Численный пример принят для оптимизации и анализа влияния уравнений теплопередачи на выходную мощность, КПД и наведенное напряжение ТЭГ.

    При численном анализе принята следующая геометрия (Таблица 1).

    Приняты следующие термоэлектрические свойства (таблица 2).

    Количество пар ( N ) Площадь поперечного сечения ( A ) Длина ( L )
    10 2,5-2,56 м 2 2 × 10 -3 м
    К
    αp αn ρp = ρn kp = kn
    185
    −185 × 10−6 В / К 1.65 × 10-5 Ом × м 1,47 Вт / ( мК )

    Таблица 2.

    Термоэлектрические свойства.

    Все полученные кривые производительности рассчитаны при температуре горячей стороны до Th = 673K ​​и температуре холодной стороны Tc = 373K.

    4.4.1. Мощность и КПД как функция электрического тока

    За счет фиксации температуры холодной стороны Tc = 373K и изменения температуры горячей стороны от 473 до 673 K с шагом 100 K, генерируемая мощность ведет себя следующим образом:

    Можно заметить, что мощность как функция тока ведет себя как парабола с оптимальным значением мощности при определенном токе.На рисунке 13 показано наличие максимального значения тока, соответствующего оптимальной мощности. Любой ток выше или ниже максимального значения тока создает выходную мощность меньше оптимальной. Кроме того, когда температура на горячей стороне увеличивается, увеличивается и производимая мощность.

    Рис. 13.

    Выходная мощность ТЭГ как функция электрического тока.

    Кривые КПД, показанные на рисунке 14, также ведут себя как парабола, при этом конкретное значение тока максимизирует КПД для каждой разницы температур.В реальных устройствах ТЭГ всегда работают при оптимальном токе. Следует отметить, что эффективность ТЭГ все еще низка по сравнению с другими методами преобразования энергии. Было приложено много усилий для повышения эффективности [13, 14]. Учитывая, что источников тепла много и они бесплатные, ТЭГ могут быть многообещающим решением, когда они используются для сбора отработанного тепла от промышленных предприятий и систем центрального отопления.

    Рисунок 14.

    КПД как функция тока.

    4.4.2. Зависимости ВАХ

    При различных перепадах температур при поддержании температуры холодной стороны на уровне 373 K индуцированное напряжение как функция тока ведет себя, как показано на рисунке 15.

    Рисунок 15.

    Напряжение как функция тока ( ВАХ ТЭГ).

    Из рисунка 15 видно, что напряжение, индуцируемое для каждой разницы температур, уменьшается и линейно зависит от выходного электрического тока. Наклоны ВАХ одинаковые.

    4.4.3. Мощность и КПД как функция от температуры горячей стороны

    При поддержании температуры холодной стороны 373 K и замене тока в уравнении выходной мощности (уравнение (31)) выражением оптимального тока (уравнение (33)) , выражение мощности становится функцией температуры на горячей стороне, а на рисунке 16 показано поведение выходной мощности как функции температуры горячей стороны.

    Рисунок 16.

    Мощность как функция температуры горячей стороны.

    Выходная мощность как функция температуры горячей стороны ведет себя как нелинейная кривая, возрастающая по мере увеличения температуры горячей стороны.

    Зависимость эффективности ТЭГ от температуры горячей стороны показана на рисунке 17.

    Рисунок 17.

    Эффективность ТЭГ как функция температуры горячей стороны.

    4.4.4. Мощность как функция сопротивления внешней нагрузки

    На рисунке 18 показаны изменения выходной мощности в зависимости от сопротивления внешней нагрузки. Уравнение (35) используется для получения зависимостей, показанных на рисунке 18.

    Рисунок 18.

    Выходная мощность как функция сопротивления внешней нагрузки.

    Оптимальная выходная мощность достигается, когда сопротивление нагрузки равно внутреннему электрическому сопротивлению всего количества полупроводниковых выводов p- и n-типа.

    4.4.5. Зависимость КПД от добротности (ZT)

    Значение ZT представляет собой модифицированную добротность, где T представляет собой усредненную температуру между температурами горячей и холодной сторон. Для каждой разницы температур эффективность увеличивается с увеличением значения ZT . Таким образом, использование термоэлектрических материалов с высокими значениями ZT приводит к большому КПД ТЭГ (Рисунок 19).

    Рисунок 19.

    Эффективность как функция от значения ZT.

    ОБЩАЯ РАБОТА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

    ОБЩАЯ РАБОТА ТЕПЛОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

    Работа тепловой электростанции в основном можно разделить на четыре отдела

    1. Угольная установка
    2. Котел
    3. Турбина
    4. Генератор

    Работа углеперерабатывающего завода:

    Уголь используется в качестве основного топлива на ТЭЦ. Поскольку потребление угля огромно, схема угледобывающей установки должна быть простой, надежной и не требующей обслуживания.
    Уголь доставляется на электростанцию ​​тремя видами транспорта угля: автомобильными, железными и канатными дорогами.
    Уголь, привозимый по железной дороге, выгружается при помощи вагоноопрокидывателя в угольный бункер. Движение вагонов контролируется автоматическими загрузочными устройствами для приема и отправки. Затем этот уголь подается на конвейерную ленту через вибрационный питатель. Эти питатели электромагнитного типа и регулируют скорость подачи, необходимую для бункеровки. С помощью различных комбинаций конвейерных лент уголь подается в промежуточный бункер дробильной камеры.Прежде чем уголь поступит в дробилку, черные металлы, которые поступают вместе с углем, удаляются с помощью магнитных сепараторов подвесного и вращающегося типа. Цветные металлы, такие как камни, ракушки, дерево и т. Д., Удаляются вручную. Из промежуточного бункера уголь через механический питатель подается в угольную дробилку. Здесь уголь дробится до размера 20-25 мм.
    Уголь такого размера затем направляется в угольные бункеры через различные ленты и, наконец, угольные подъемники и хранится для дальнейшей обработки угля для сжигания в топке котла.Этот цикл известен как цикл бункеровки. Если бункеры полны или уголь не требуется из-за обслуживания. на агрегатах, затем уголь отводится на склад с помощью конвейерных лент. Этот цикл известен как цикл укладки. Если уголь недоступен с помощью каких-либо транспортных средств угля и уголь срочно требуется для установки, то сложенный уголь направляется в бункеры с помощью ремней для регенерации. Этот цикл известен как цикл регенерации. Сегодня эта укладка и сборка угля осуществляется с помощью автоматического штабелеукладчика.

    Работа котла:

    Котел - устройство для выработки пара для выработки электроэнергии. На тепловых электростанциях используются водотрубные котлы. Котел подвешен сверху на четырех колоннах и свободен от нижней части для свободного расширения вниз.

    Тип котла: с естественной циркуляцией, с естественной тягой, с тангенциальным сжиганием, излучающий, с промежуточным нагревом, с сухим днищем и на пылевидном топливе.

    Питательная вода подается в корпус котла через экономайзер.Затем вода поступает в нижний кольцевой коллектор через шесть нижних секций. В топке котла уголь сжигается на мазуте. Тепловая энергия, вырабатываемая при сжигании угля в печи, используется для испарения воды в водяных стенах. Так как плотность пара на

    меньше плотности воды, эта пароводяная смесь поступает в корпус котла без помощи насоса. Это называется естественной циркуляцией. В барабане котла пар отделяется от смеси в три этапа: циклонные сепараторы (первичные сепараторы), вторичные сепараторы и сетчатые сушилки (конечные сепараторы).Пар, выходящий из котла, называется насыщенным паром. Этот насыщенный пар затем проходит через несколько пароперегревателей, то есть первичный, рабочий и конечный, для перегрева пара до температуры 540 ° С. (Давление 138 кг / см2).
    При сжигании угля в топке котла горячие дымовые газы проходят через первый проход, а затем через второй проход к выходу из котла. Экономайзер и первичный пароперегреватель размещаются во втором проходе один над другим, экономайзер - на выходе.Темп. дымовых газов в зоне горения составляет 1200-1400 oc и после топки 1000-1000 oc. Темп. Температура дымового газа постепенно уменьшается до 400 ° C, когда он выходит из второго прохода. Затем дымовой газ проходит через воздухонагреватели, где его темп. падает до 140oC. Первичный и вторичный воздух пропускается через воздухонагреватель для увеличения температуры. Этот горячий вторичный воздух направляется в печь через воздушную коробку, а горячий первичный воздух направляется в угольную мельницу для нагрева пылевидного угля и передачи его в печь.
    Котел закрыт снизу с помощью уплотняющей воды для предотвращения попадания атмосферного воздуха в котел. Дно котла имеет форму бункера. Зольный шлак попадает в нижний бункер и после измельчения поступает на золоотделитель. Летучая зола вместе с дымовыми газами проходит через ЭЦН, откуда мелкая зола удаляется и отправляется на золоотвал для дальнейшей переработки в золоотвал.
    Котельный корпус, пароперегреватель и подогреватели оснащены предохранительными клапанами для защиты от высокого давления пара.Система подачи воды предназначена для контроля температуры. основного и подогреваемого пара. Также предусмотрено устройство наклона горелки для регулирования температуры. В разных местах котла предусмотрены воздуходувки для очистки труб котла.

    Работа турбины:

    Турбина 210 МВт - конденсационная, тандемно-составная, трехцилиндровая, горизонтальная, дисково-диафрагменного типа с управлением соплом и регенеративным подогревом питательной воды. Турбина LPT с двойным потоком (LPT) включает в себя несколько выхлопов в каждом потоке.
    Вся турбина в сборе установлена ​​на опорах и опорных плитах, конструкция которых обеспечивает свободное расширение компонентов при сохранении правильной центровки при любых условиях. Острый пар из котла поступает на два аварийных запорных клапана (АЗВ) турбины высокого давления (ТВД). От ESV пар поступает к четырем регулирующим клапанам (CV), установленным на корпусе HPT со стороны среднего подшипника. Регулирующие клапаны, в свою очередь, подают пар в сопловые коробки, расположенные внутри ТНД.
    ТНД состоит из 12 ступеней, первая ступень - управляющая.Поток пара в ТНД обратный, лопасти в ТНД рассчитаны на вращение против часовой стрелки, если смотреть в направлении потока пара.
    После прохождения через турбину высокого давления пар поступает в котел для подогрева, а подогретый пар поступает в турбину промежуточного давления (IPT) через два запорных клапана (IV) и четыре регулирующих клапана, установленных на самом IPT.
    Турбина I.P. имеет 11 ступеней. Роторы ВД и ВД соединены жесткой муфтой и имеют общий подшипник.
    После прохождения через IPT пар поступает в среднюю часть турбины низкого давления через две переходные трубы.В турбине низкого давления пар течет по разным путям, имеющим четыре ступени на каждом пути. После выхода из турбины низкого давления отработанный пар конденсируется в поверхностном конденсаторе, приваренном непосредственно к выхлопной части турбины низкого давления.
    Роторы турбины ПД и НД соединены полужесткой муфтой. Направление ротора - по часовой стрелке, если смотреть со стороны переднего подшипника в сторону генератора. Три ротора поддерживаются пятью подшипниками. Общий подшипник ротора HP & IP представляет собой комбинированный подшипник скольжения и радиально-упорный подшипник.
    Точка крепления турбины находится на средней фундаментной раме передней выхлопной части цилиндра низкого давления. Турбина расширяется к переднему подшипнику почти на 32 мм и к генератору на 3 мм в установившемся режиме работы при полной нагрузке с номинальными параметрами.
    Турбина оснащена блокирующим механизмом, который вращает роторы турбины со скоростью около 3,4 об / мин для обеспечения равномерного нагрева при пуске и равномерного охлаждения при остановке.
    Для нагрева питательной воды в регенеративном цикле турбины конденсат из горячего колодца конденсатора перекачивается насосами для отвода конденсата и подается в деаэратор через эжекторы, охладитель пара сальника, четыре ряда нагревателей низкого давления и сальник кулера.Из деаэратора питательная вода подается в котел питательным насосом котла через три ряда подогревателей высокого давления. Отобранный пар из различных точек турбины используется для нагрева конденсата в этих теплообменниках.

    ГЕНЕРАТОР:

    Как видно выше, котел производит перегретый пар с давлением 138 кг / см2 и температурой 540 ° C. Этот пар поступает в паровую турбину, и за счет тепловой энергии пара турбина вращается со скоростью около 3000 об / мин. Турбина напрямую связана с ротором генератора.Электроэнергия вырабатывается в генераторе в соответствии с «законом Фарадея».

    ПЕРВЫЙ ЗАКОН ФАРАДЕЙ: всякий раз, когда проводник отсекает магнитный поток, в этом проводнике индуцируется ЭДС.
    ВТОРОЙ ЗАКОН ФАРАДЕЙ: Величина наведенной ЭДС равна скорости

    В генераторе переменного тока переменное магнитное поле создается вращением обмотки возбуждения с помощью турбины.Обмотки возбуждения наматываются на ротор генератора переменного тока, и ротор соединен с турбиной. Обмотки возбуждения подключены к системе возбуждения. через контактные кольца.Из цепи возбуждения постоянный ток проходит через обмотки возбуждения и создает магнитное поле. Таким образом, когда ротор вращается, обмотки постоянного тока, несущие ток, также вращаются и создают изменяющееся во времени магнитное поле. На этот раз переменное магнитное поле отсекается обмотками статора генератора, и в нем индуцируется ЭДС порядка 15,75 кВ согласно «закону Фарадея».

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *