Что такое Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), виды и принцип работы.

Технологии

«Чем больше развивается и растет цивилизация, тем больше ресурсов она потребляет», — такой короткий и емкий вывод можно сделать по поводу ежегодно потребляемых человечеством ресурсов. К ним также относится и энергия.
На данный момент электроэнергия – основной «двигатель» любой деятельности. Поэтому, перед человечеством встает острый вопрос: количество энергии должно год от года только расти, так как источников потребления становится все больше. И технологии «экономного использования» не всегда помогают снизить потребление электричества.
На сегодняшний день существует несколько вариантов выработки электроэнергии.

Что такое ТЭС

Согласно расшифровке аббревиатуры – это тепловые электростанции. Считаются самим распространенным и относительно дешевым методом получения электроэнергии. Выработка электричества получается за счет сжигания мазута, угля или газа.

Что такое ТЭЦ

Аббревиатура немного схожа с выше написанной, но есть небольшие различия. Теплоэлектроцентраль (расшифровка ТЭЦ) чаще всего используют в холодных регионах. Это связано с тем, что ТЭЦ не просто сжигают углеводородное топливо для выработки электроэнергии, но и обеспечивают потребителям тепло. Таким образом, страны, где традиционно суровый климат, одновременно обеспечивают себя и электричеством, и теплом. Получается серьезная экономия газа, угля и мазута, если бы использовались эти ресурсы для отдельного отопления жилья, заводов и муниципальных зданий.

ТЭС и ТЭЦ различия

ТЭС и ТЭЦ не только звучат почти одинаково, но и по схеме действия очень схожи. Но все – таки между ними есть существенные различия, которые позволяют распознавать обе установки. К ним можно отнести:
ТЭЦ не только вырабатывает электроэнергию, но и тепло, что позволяет существенно экономить невосполнимые природные ресурсы. К большому сожалению, ТЭС может только дать электроэнергию.
При использовании воды на ТЭЦ она идет потребителям (горячее водоснабжение), на ТЭС этот ресурс просто сбрасывается в специальные водохранилища.

Какие бывают источники энергии

Прежде чем ответить на данный вопрос, стоит выделить небольшой нюанс. Источниками столь необходимой энергии могут быть восполнимые (ветер, вода, солнце) и невосполнимые (газ, уголь, мазут, уран, плутоний) природные ресурсы.

Исходя из того, какие используют природные ресурсы, можно выделить следующие виды электростанций:

  • Тепловые электростанции, работающие на газе, угле, мазуте. Самые распространенные и безопасные для людей. Хотя множество последователей «зеленой» политики настоятельно просят их закрыть из-за большого загрязнения окружающей среды.
  • Гидроэлектростанции – работают за счет движения большого количества воды. Такие сооружения можно установить только на больших реках, так как там есть необходим объем воды. Считается одним из популярных источников получения относительно дешевой электроэнергии.
  • Ветрогенераторы, работающие на ветре. На данный момент не сильно распространенный источник энергии, так как требует большого свободного пространства (не должно быть рядом ни гор, ни лесов, ни зданий определенной высоты) и сильного ветра. К большому сожалению, движение этой стихии предугадать очень сложно, что сказывается на распространении этого вида источника энергии.
  • Солнечные электростанции (СЭС). Работают при помощи переработки солнечной энергии. Значительное распространение получили в южных странах, где большое количество солнечных дней. В других странах использование солнечных батарей носит «точечный» характер. И это связано и с количеством солнечных дней, и с количеством получаемой электроэнергии. Для обеспечения даже небольшого частного дома требуется немалое количество батарей, что весьма накладно в финансовом плане.
  • Атомные электростанции. Для выработки энергии используется контролируемая (прогнозируемая) реакция распада изотопов урана и плутония. С 1950 года и по сей день АЭС остаются самыми опасными для людей. И дело не в загрязнении. Любое нарушение в технологии процесса грозит взрывом. Результат одного из таких «технологических нарушений» можно наблюдать до сих пор – Чернобыльская АЭС и прилегающая территория.

Виды тепловых электростанций

Ошибочно считать, что ТЭС – абсолютно одинаковая установка во всех случаях. Нет. Есть разные виды, которые могут значительно отличаться друг от друга. В основном электростанции разделяют по следующим категориям:

  • По применению в жизнедеятельности, раздляют на районные и промышленные. Они обеспечивают электроэнергией определенный район и крупные заводы, фабрики. ТЭЦ — это тоже тепловая электростанция, но с особенностью, которая заключается в дополнительной функции – выработке тепла и горячей воды, используемую потребителями.
  • По видам используемых ресурсов. Здесь можно отметить обычные ТЭС и ТЭЦ, так как они используют привычные углеводороды. Но стоит заметить: к данному виду относится и АЭС.
  • По силовым установкам при преобразовании тепла в электричество,
  • По технологической схеме паропроводов.
  • По параметрам начального давления.

Как работает тепловая электростанция

Как ранее было сказано, основная задача ТЭС – это переработка тепловой энергии в электричество. Стоит отметить, что, несмотря на множество видов, принцип работы электростанций примерно одинаковый:
В котел помещается топливо. Также вместе с ним в котел поступает теплый воздух как естественный окислитель.
Далее происходит процесс горения, при котором нагревается вода в верхнем (паровом) котле. Совершается образование пара.
Пар поступает в специальную турбину через паропровод.
Пар при высоком давлении выходит из сопел, и воздействует на лопасти турбины. Таким образом, в движение приходит вал, соединенный с генератором.
Получается электрический ток, который в дальнейшем попадает к потребителям.
Пар же, после паровой турбины, сильно снижает температуру и давление, и оказывается в конденсаторе. Здесь он окончательно охлаждается, обращается в воду и очищается в специальных фильтрах, чтобы очиститься от примеси газов. Далее вода опять попадает в паровой котел.

Как работают ТЭС на газе

В последнее время огромную популярность получили именно газовые ТЭС. Причина тому – более дешевое топливо. Вреда от него для окружающей среды намного меньше, чем от угля. А вот эффективность и коэффициент полезного действия – в разы выше!
Принцип работы газовой ТЭС подобен, как было написано выше. Единственное отличие: сжигание газа проистекает не в котле (как в угольной ТЭС), в специальной турбине. Уголь на таких установках в качестве топлива применять запрещено!

Как работают ТЭС на угле

Тепловые электростанции, которые применяют в качестве топлива уголь (и угольную пыль), загружают топливо в специальный котел и далее идет процесс горения – выработки пара – получения электроэнергии.

Новые технологии сжигания угля

Но прогресс не стоит на месте. Да, процент залежей угля на Земле считается до сих пор очень и очень большим, поэтому отказываться от такого источника энергии никто не будет. Но из-за значительного вреда окружающей среде и малой эффективности людям пришлось использовать новейшие технологии.

Метод «oxyfuel capture»

При его применении используют чистый кислород, все примеси удаляются. После сжигания топлива создается пар, дающий ход валу и турбине. А из дымовых газов убирают оксиды серы и золу, следом проводится остужение и превращение в жидкое состояние. Углекислый газ, который остался после данной процедуры, также трансформируется под большим давлением в жидкое состояние и закрывается глубоко под землей.

Метод «pre combustion»

Изящная смесь двух методов: привычного прежнего сжигания угля старым методом (с теплым воздухом) и новейших технологий. Суть состоит в том, что после сжигания (на первом этапе) из пара убирается зола и оксид серы. На втором: при использовании особого вещества удаляется углекислый газ. Дальше он также закрывается под землю.

Другие виды топлива для ТЭС

Для обеспечения работы ТЭС можно также использовать торф и нефтепродукты. Но, к большому сожалению, стоимость мазута значительно выросла в последнее время. Поэтому такой вид топлива используется только для обеспечения работы небольших станций и в отдаленных местах, где невозможно обеспечить регулярную большую поставку угля или подвести газопровод.
Торф также практически перестали использовать. Его можно встретить лишь в удаленной местности, где еще не была проведена модернизация ТЭС.

Теплоснабжение

Как ранее было сказано, теплоснабжение обеспечивает труд ТЭЦ. Здесь во время работы вода подогревается до определенной температуры, и далее специальными насосами передается в камеру смешивания, а затем идет к потребителям по системе тепло- и водомагистралей.

КПД тепловой электростанции

Главный показатель эффективности ТЭС – это коэффициент полезного действия. Стоит отметить, что из-за используемого топлива процент разнится. В частности, у угольной ТЭС не превышает 36%, у АЭС – около 32%, а вот у газовой самый высокий – 40%. Такая разница вызвана высокими тепловыми потерями вовремя выработки электроэнергии. Обратите внимание, что у АЭС КПД низкое, так как при производстве электричества там пониженная температура согласно технологии!

Преимущества ТЭС

Выделить можно следущее:

  • Сравнительная дешевизна постройки самой станции.
  • В зависимости от используемого топлива, себестоимость энергии может быть низкой.
  • Есть возможность формировать не только электричество, но и тепло для потребителей.
  • Широкий спектр применения: можно обеспечить электричеством и маленький поселок, и большой завод, и город. Все зависит от мощности станции.

Недостатки ТЭС

  • Необходимость строить дороги (автомобильные или ж/д), чтобы обеспечить бесперебойную поставку топлива. Или нужно будет проводить газопровод, если станция работает на газе.
  • Значительное загрязнение окружающей среды. Это касается угольных ТЭС. Несмотря на новые технологии, определенный процент выбросов все равно есть.
  • Большая потеря энергии при выработке электричества.

Когда появилась первая тепловая электростанция

Согласно доступной информации, первая в мире тепловая электростанция появилась в Америке, Нью-Йорке, в 1882 году. А вот в России такой источник энергии появился только в 1883 году, в Санкт-Петербурге.

Экологические аспекты использования

Как ранее было сказано: многие ТЭС функционируют на угле, что добавляет значительное количество углекислого газа в атмосферу. Вследствие этого во многих странах было принято решение не вводить в эксплуатацию новые угольные станции, а сосредоточить усилия на возведение АЭС. Ведь от них практически нет вредных выделений в воздух, и технология контроля над распадом практически доведена до совершенства. Хотя последнее очень спорно.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первые два места по праву отданы китайским ТЭС (мощностью 6600 МВт и 5824 МВт).

Tuoketuo и Тайчжунская ТЭС

Знаменитая российская ТЭС (Сургут) занимает почетное третье место (мощность 5600 МВт).

СУРГУТСКАЯ ГРЭС-2

Немного отстает польская станция (мощность 5300 МВт). Поэтому она на четвертом месте.

БЕЛХАТУВСКАЯ ТЭС

На пятом месте расположилась японская ТЭС (FUTTSU CCGT POWER PLANT), работающая на газе (мощность 5000 МВт)

FUTTSU CCGT POWER PLANT
Оцените автора
Технарь
Добавить комментарий