Kõige esimene keskne elektrijaam, Pearl Street, võeti kasutusele 4. septembril 1882 New Yorgis. Jaam ehitati Thomas Edisoni juhitud ettevõtte Edison Illuminating Company toel. Sellele paigaldati mitu Edisoni generaatorit koguvõimsusega üle 500 kW. Jaam varustas elektriga kogu New Yorgi piirkonda, mille pindala oli umbes 2,5 ruutkilomeetrit. Jaam põles maani maha 1890. aastal, järele jäi vaid üks dünamo, mis praegu asub Michiganis Greenfieldi külas.
30. septembril 1882 alustas tööd esimene hüdroelektrijaam Vulcan Street Wisconsinis. Projekti autor oli G.D. Rogers, Appletoni paberi ja tselluloosi tegevjuht. Jaamas paigaldati ligikaudu 12,5 kW võimsusega generaator. Elektrit jätkus Rogersi maja ja kahe tema paberivabriku jaoks.
Gloucester Roadi elektrijaam. Brighton oli üks esimesi linnu Ühendkuningriigis, kus oli katkematu elektrivarustus. 1882. aastal asutas Robert Hammond ettevõtte Hammond Electric Light Company ja 27. veebruaril 1882 avas ta Gloucester Roadi elektrijaama. Jaam koosnes dünamoharjast, mida kasutati kuueteistkümne kaarlambi toiteks. 1885. aastal ostis Brighton Electric Light Company Gloucesteri elektrijaama. Hiljem ehitati sellele kohale uus jaam, mis koosnes kolmest 40 lambiga dünamoharjast.
Talvepalee elektrijaam
1886. aastal ehitati uue Ermitaaži ühte hoovi, mis on sellest ajast peale kutsutud Electrodvoriks, palee administratsiooni tehniku Vassili Leontjevitš Paškovi projekti järgi elektrijaam. See elektrijaam oli 15 aastat suurim kogu Euroopas.
Elektrijaama turbiiniruum Talvepalees. 1901 g.
Algul kasutati Talvepalee valgustamiseks küünlaid, aastast 1861 gaasilampe. Elektrilampide ilmsed eelised ajendasid spetsialiste aga otsima võimalusi gaasivalgustuse asendamiseks Talvepalee hoonetes ja Ermitaaži kõrvalhoonetes.
Insener Vassili Leontjevitš Paškov soovitas 1885. aasta jõulu- ja uusaastapühade ajal lossisaalide valgustamiseks katsena kasutada elektrit.
9. novembril 1885 kiitis keiser Aleksander III heaks "elektritehase" ehitamise projekti. Projekt nägi ette Talvepalee, Ermitaaži hoonete, sisehoovi ja sellega piirneva territooriumi elektrifitseerimise kolme aasta jooksul kuni 1888. aastani.
Töö usaldati Vassili Paškovile. Et välistada hoone vibratsiooni võimalus aurumasinate tööst, paigutati elektrijaam eraldi klaasist ja metallist paviljoni. See asus Ermitaaži teises hoovis, mida sellest ajast kutsuti elektriliseks.
Jaamahoone pindala oli 630 m², koosnes masinaruumist 6 katla, 4 aurumasina ja 2 veduriga ning ruumist 36 elektridünamoga. Koguvõimsus ulatus 445 hj. Esimesena valgustas osa tseremoniaalsetest ruumidest: Avanzal, Petrovski, Suurfeldmarssal, Relvamaja, Georgievski saalid ja korraldas välisvalgustuse. Pakuti välja kolm valgustusrežiimi: täis (pidulik), et lülitada sisse viis korda aastas (4888 hõõglampi ja 10 Yablochkovi küünalt); töökorras - 230 hõõglampi; töö (öö) - 304 hõõglampi. Jaam tarbis aastas umbes 30 tuhat puuda (520 tonni) kivisütt.
Peamine elektriseadmete tarnija oli tollane suurim elektrotehnikafirma Siemens & Halske.
Elektrijaamade võrk täienes pidevalt ja 1893. aastaks oli see 30 tuhat hõõglampi ja 40 kaarlampi. Valgustatud ei olnud mitte ainult paleekompleksi hooned, vaid ka Paleeväljak koos sellel asuvate hoonetega.
Talvepalee elektrijaama loomine sai ilmekaks näiteks võimalusest luua võimas ja ökonoomne elektriallikas, mis on võimeline varustama suurt hulka tarbijaid.
Talvepalee ja Ermitaaži hoonete elektrivalgustus lülitati pärast 1918. aastat linna elektrivõrku. Ja Talvepalee elektrijaama hoone eksisteeris 1945. aastani, misjärel see demonteeriti.
16. juulil 1886 registreeriti Peterburis tööstuslik ja kaubanduslik "Elektrivalgustuse selts". Seda kuupäeva peetakse Venemaa esimese energiasüsteemi rajamise kuupäevaks. Asutajate hulgas olid Siemens & Halske, Deutsche Bank ja Venemaa pankurid. Alates 1900. aastast kannab ettevõte nime 1886. aasta elektrivalgustuse selts. Ettevõtte eesmärk määrati vastavalt peaasutaja Karl Fedorovich Siemensi huvidele: "Tänavate, tehaste, tehaste, kaupluste ja igasuguste muude kohtade ja ruumide valgustamiseks elektriga" [Harta ..., 1886, lk. 3]. Ettevõttel oli mitu filiaali riigi erinevates linnades ja see andis väga suure panuse Venemaa majanduse elektrisektori arengusse.
Suurem osa Venemaa ja teiste endise NSV Liidu riikide elanikest teab, et riigi ulatuslik elektrifitseerimine on seotud 1920. aastal vastu võetud Venemaa riikliku elektrifitseerimise plaani (GoElRo) elluviimisega.
Ausalt öeldes tuleb märkida, et selle plaani väljatöötamine pärineb Esimese maailmasõja eelõhtust, mis tegelikult takistas selle vastuvõtmist.
Elekter aitas kaasa edusammude arengule, see on võtmetegur rahvamajanduse mis tahes suuna toimimisel. Tänapäeval kasutatakse seda kõikjal, sellest on saanud iga inimese jaoks loomulik ja tuttav nähtus, kuid see ei olnud alati nii. Millal ilmus Venemaal esimene elektrijaam?, see tähendab "elektrienergiat tootev tehas"?
Elektrienergia tööstuse arengu algus
Vale arvamus elektrienergia ilmumise kohta riigis on alles pärast bolševike saabumist, mis on allkirjastatud Lenini dekreediga "Elektrifitseerimise kohta". Aga ehitati esimesed elektrijaamad Venemaal ammu enne NSV Liidu tekkimist. Aastal 1879, keiser Aleksander II (Nicholas II vanaisa) valitsemisajal, oli ta Põhjapealinnas. See oli väike installatsioon, selle eesmärk oli valgustada Liteiny silda, projekt viidi ellu insener P. Yablochkovi juhendamisel. Mõni aeg hiljem ehitati Moskvas samasugust elektrijaama, mis valgustas Lubjanka läbipääsu. 5 aasta pärast asusid sellised jaamad paljudes Vene impeeriumi suurtes linnades, nad töötasid tahkekütusel ja suutsid toota valgustuseks elektrit.
Hüdroelektrijaamad - progressi areng
Samal ajal hakati projekteerima rajatisi, mis on võimelised tootma elektrit, kasutades selleks looduslikke elemente. Kuhu ehitati esimene elektrijaam Venemaal? vee liikumise energia muundamine elektriks? Ehitati sisse ka esimene jaam, mis asus Okhta jõe ääres ja oli tänapäevaste standardite järgi väikese võimsusega, vaid 350 hobujõudu. Võimsam hüdroelektrijaam ehitati 1903. aastal Essentuki lähedal Podkumka jõele. Selle võimsus oli piisav lähedal asuvate linnade pühitsemiseks: Pjatigorsk, Zheleznovodsk, Kislovodsk.
Elektrijaama ehitamine Venemaal - peamine eesmärk
XX sajandi algus tõi maailma tõsiseid muutusi, industrialiseerimine, masinaehitus nõudis suurel hulgal tarbitud elektrit. Elektrijaama ehitus on muutunud tehnilise progressi arengu oluliseks komponendiks, sealhulgas järgmistes tööstusharudes:
- Masinaehitus;
- Must ja värviline metallurgia;
- IT-tehnoloogiad;
- Transpordi infrastruktuur.
Üldiselt ei oleks meie maailm ilma elektrita ja seda tootvate jaamadeta selline, nagu oleme harjunud seda nägema.
Tuumaelektrijaama ehitamine Vene Föderatsioonis
Tänaseks on jäänud odavaim ja taskukohasem elektrienergia vorm. Tuuma ahelreaktsiooni kasutamine võimaldab toota kolossaalses koguses soojusenergiat, mis muundatakse elektriks. See on usaldusväärselt teada kui ilmus esimene elektrijaam kaasaegse Venemaa territooriumil, mis töötab aatomienergial. 1954. aastal viisid Nõukogude teadlased eesotsas akadeemik Kurtšatoviga ellu "rahuliku aatomi" loomise projekti, Obninski tuumaelektrijaama ehitamine toimus rekordajaga.
Esimese reaktori võimsus oli tühine, vaid 5 MW, võrdluseks toodab kaasaegsetest elektrijaamadest võimsaim Kashiwazaki-Kariva 8122 MW.
Venemaa territooriumil viiakse läbi täieõiguslik tsükkel uraani kaevandamisest ja töötlemisest kuni tuumaelektrijaama ehitamise ja sellele järgneva käitamise ning tootmisjäätmete kõrvaldamiseni.
Edasised väljavaated tööstuse arenguks
Nõudlus elektri järele kasvab iga aastaga, vastavalt tarbimise kasvuga peaks proportsionaalselt suurenema ka elektritootmise maht. Nendel eesmärkidel ehitatakse uusi elektrijaamu ja kaasajastatakse olemasolevaid elektrijaamu.
Lisaks juba olemasolevatele jaamadele hakkab tekkima uusi keskkonnasõbralikke projekte, mis tagavad elanikele vajaliku energia.
Suur potentsiaal y ja jaamade jaoks, samuti mõõna ja voolu energia kasutamine. Igal aastal ilmub maailmas uusi leiutisi, mis pakuvad uusi elektriallikaid, mis vastavalt aitab kaasa progressi edasisele arengule.
Venemaa roll maailma arengus ja elektrijaamade ehitamises
Riik seisis selle tööstuse arengu alguses, sageli mitu aastat ees oma lähimatest konkurentidest selles suunas, nimelt Ameerika Ühendriikidest. Nii ilmus esimene välismaa tuumaelektrijaam alles 1958. aastal, see tähendab 4 aastat pärast projekti edukat rakendamist Nõukogude teadlaste ja inseneride poolt. Tänapäeval on Venemaa üks peamisi elektritootjaid maailmas ning viib edukalt ellu ka tuumareaktorite ehitamise projekte paljudes maailma riikides. Sellise jaama ehitamise otstarbekus on asjakohane ainult suure tööstuspotentsiaali olemasolul, projekti elluviimine nõuab märkimisväärseid kulutusi, tasuvus on mõnikord mitu aastakümmet, võttes arvesse katkematut tööd. Soojuselektrijaamad nõuavad püsivaid kütuseallikaid, hüdroelektrijaamadel on aga suur veetee.
TPP mõiste, TPP liigid ja omadused. TPP klassifikatsioon
TPP mõiste, TPP liigid ja omadused. TPP klassifikatsioon, TPP seade
Definitsioon
Jahutustorn
Tehnilised andmed
Klassifikatsioon
Kütte- ja elektrijaam
Mini CHP seade
Mini-CHP määramine
Mini-CHP soojuskasutus
Kütus mini-CHP jaoks
Mini CHP ja ökoloogia
Gaasiturbiin mootor
Kombineeritud tsükliga tehas
Tööpõhimõte
Eelised
Laotamine
Kondensatsioonielektrijaam
Lugu
Toimimispõhimõte
Põhisüsteemid
Mõju keskkonnale
Tehnika tase
Verkhnetagilskaya GRES
Kashirskaja GRES
Pihkva rajooni elektrijaam
Stavropolskaja GRES
Smolenskaja GRES
Soojuselektrijaam on(või soojuselektrijaam) - elektrijaam, mis toodab elektrienergiat kütuse keemilise energia muundamisel elektrigeneraatori võlli mehaaniliseks pöörlemisenergiaks.
Soojuselektrijaama peamised seadmed on:
Mootorid - soojuselektrijaama jõuallikad
Elektrigeneraatorid
Soojuselektrijaama soojusvahetid
Jahutustornid.
Jahutustorn
Gradient (saksa gradieren - soolvee paksendamiseks; algselt kasutati jahutustorne soola eraldamiseks aurustamise teel) - seade suure hulga vee jahutamiseks suunatud atmosfääriõhuvooluga. Jahutustorne nimetatakse mõnikord ka jahutustornideks.
Praegu kasutatakse jahutustorne peamiselt soojusvahetite jahutamiseks kasutatavates veevarustussüsteemides (reeglina soojuselektrijaamades, soojuse ja elektri koostootmisjaamades). Tsiviilehituses kasutatakse jahutustorne konditsioneerimiseks, näiteks külmutusseadmete kondensaatorite jahutamiseks, avariigeneraatorite jahutamiseks. Tööstuses kasutatakse jahutustorne külmutusmasinate, plastivormimismasinate jahutamiseks, ainete keemiliseks puhastamiseks.
Jahutusprotsess toimub osa vee aurustumisel, kui see voolab ära õhukese kilena või langeb läbi spetsiaalse sprinkleri, mida mööda suunatakse õhuvool vee liikumisele vastupidises suunas. Kui 1% veest aurustub, langeb ülejäänud vee temperatuur 5,48 ° C.
Jahutustorne kasutatakse reeglina seal, kus ei ole võimalik jahutamiseks kasutada suuri veehoidlaid (järved, mered). Lisaks on see jahutusmeetod keskkonnasõbralikum.
Lihtne ja odav alternatiiv jahutustornidele on pihustusbasseinid, kus vett jahutatakse lihtsa pihustiga.
Tehnilised andmed
Jahutustorni põhiparameeter on niisutustiheduse väärtus – veetarbimise eriväärtus 1 m² niisutatava ala kohta.
Jahutustornide peamised projekteerimisparameetrid määratakse tehnilise ja majandusliku arvutusega sõltuvalt jahutatava vee mahust ja temperatuurist ning paigalduskoha atmosfääri parameetritest (temperatuur, niiskus jne).
Jahutustornide kasutamine talvel, eriti karmis kliimas, võib olla ohtlik, kuna jahutustorn võib külmuda. See juhtub kõige sagedamini kohas, kus härmas õhk puutub kokku väikese koguse sooja veega. Jahutustorni külmumise ja sellest tulenevalt selle rikke vältimiseks on vaja tagada jahutatud vee ühtlane jaotus sprinkleri pinnal ning jälgida jahutustorni üksikutes osades sama kastmistihedust. Ventilaatorid on sageli ka jäätumisel jahutustorni ebaõige kasutamise tõttu altid.
Klassifikatsioon
Sõltuvalt sprinkleri tüübist on jahutustornid järgmised:
film;
tilguti;
pritsmed;
Õhuvarustuse meetodi järgi:
ventilaator (tõmmise loob ventilaator);
torn (tõukejõud luuakse kõrge väljalasketorni abil);
avatud (atmosfääriline), kasutades tuule jõudu ja loomulikku konvektsiooni, kui õhk liigub läbi sprinkleri.
Ventilaatorijahutustornid on tehnilisest seisukohast kõige tõhusamad, kuna tagavad vee sügavama ja parema jahutamise, taluvad suuri erisoojuskoormusi (samas vajavad ventilaatorite käitamiseks elektrienergiat).
Tüübid
Katla- ja turbiinelektrijaamad
Kondensatsioonielektrijaamad (GRES)
Soojuse ja elektri koostootmisjaamad (soojuse ja elektri koostootmisjaamad, CHP)
Gaasiturbiini elektrijaamad
Kombineeritud tsükliga gaasijaamadel põhinevad elektrijaamad
Kolbelektrijaamad
Survesüüde (diisel)
Sädesüüte
Kombineeritud tsükkel
Kütte- ja elektrijaam
Soojuse ja elektri koostootmisjaam (CHP) on teatud tüüpi soojuselektrijaam, mis ei tooda mitte ainult elektrit, vaid ka soojusenergia allikat tsentraliseeritud soojusvarustussüsteemides (auru ja kuuma vee kujul, sealhulgas kuuma veevarustuse tagamiseks). ning elamute ja tööstusrajatiste küte). Üldjuhul peab koostootmisjaam töötama küttegraafiku alusel, st elektrienergia tootmine sõltub soojusenergia tootmisest.
Koostootmisjaama paigutamisel võetakse arvesse soojustarbijate lähedust sooja vee ja auru näol.
Mini CHP
Mini-CHP on väike soojuse ja elektri koostootmisjaam.
Mini CHP seade
Minikoostootmisjaamad on soojuselektrijaamad, mis on ette nähtud elektri- ja soojusenergia kombineeritud tootmiseks ühikutes võimsusega kuni 25 MW, olenemata seadme tüübist. Praegu on välis- ja kodumaises soojusenergeetikas laialdast rakendust leidnud järgmised paigaldised: vasturõhuga auruturbiinid, auru ekstraheerimisega kondensatsiooniauruturbiinid, soojusenergia vee või auru regenereerimisega gaasiturbiinipaigaldised, gaasikolb, gaas-diisli- ja diiselseadmed soojusenergia taaskasutamisega nende üksuste erinevatest süsteemidest. Mõistet koostootmisjaamad kasutatakse sünonüümina terminitele mini-CHP ja CHP, kuid see on tähenduselt laiem, kuna eeldab erinevate toodete ühistootmist (koostootmine, tootmine - tootmine), mis võivad olla nii elektrilised. ja soojusenergia, aga ka ja muud tooted, näiteks soojusenergia ja süsinikdioksiid, elektrienergia ja külm jne. Tegelikult on erijuhtum ka termin trigeneratsioon, mis tähendab elektri, soojuse ja külma tootmist. koostootmisest. Mini-CHP eripäraks on kütuse säästlikum kasutamine toodetud energialiikide jaoks, võrreldes nende üldtunnustatud eraldi tootmismeetoditega. Selle põhjuseks on asjaolu, et elektrienergiat toodetakse riigi mastaabis peamiselt soojuselektrijaamade ja tuumaelektrijaamade kondensatsioonitsüklites, mille elektriline kasutegur on 30-35% soojustarbija puudumisel. Tegelikult määrab selle olukorra asulates valitsev elektri- ja soojuskoormuse suhe, nende erinev muutumise iseloom aasta jooksul, aga ka soojusenergia pikkade vahemaade ülekandmise võimatus, erinevalt elektrienergiast.
Mini-CHP moodul sisaldab gaasikolvi, gaasiturbiini või diiselmootorit, elektrigeneraatorit, soojusvahetit veest soojuse taastamiseks mootori jahutamisel, õli ja heitgaaside jahutamisel. Tavaliselt lisatakse mini-CHP-le kuumaveeboiler, et kompenseerida tipphetkedel tekkivat soojuskoormust.
Mini-CHP määramine
Mini-koostootmisjaama põhieesmärk on toota elektrit ja soojust erinevat tüüpi kütustest.
Tarbija vahetusse lähedusse mini-koostootmisjaama ehitamise kontseptsioonil on (võrreldes suurte koostootmisjaamadega) mitmeid eeliseid:
võimaldab vältida kallite ja ohtlike kõrgepingeliinide (elektriliinide) ehitamise kulusid;
energia ülekandekaod on välistatud;
võrkudega liitumise tehniliste tingimuste täitmiseks ei ole vaja rahalisi kulutusi
tsentraliseeritud toiteallikas;
tarbija katkematu elektrivarustus;
kvaliteetne elektrivarustus, vastavus seatud pinge- ja sagedusväärtustele;
võimalik, et teenib kasumit.
Kaasaegses maailmas kogub mini-koostootmisjaamade ehitamine hoogu, eelised on ilmsed.
Mini-CHP soojuskasutus
Soojusenergia moodustab olulise osa energiatootmise ajal kütuse põlemisel tekkivast energiast.
Soojuse kasutamiseks on võimalusi:
soojusenergia otsekasutus lõpptarbijate poolt (koostootmine);
sooja veevarustus (STV), küte, tehnoloogilised vajadused (aur);
soojusenergia osaline muundamine külmaenergiaks (trigeneratsioon);
külma tekitab absorptsioonkülmutusmasin, mis ei tarbi mitte elektrit, vaid soojusenergiat, mis võimaldab suvel soojust üsna efektiivselt kasutada konditsioneeritud ruumides või tehnoloogilisteks vajadusteks;
Kütus mini-CHP jaoks
Kasutatavate kütuste liigid
gaas: peamine maagaas, veeldatud maagaas ja muud põlevad gaasid;
vedelkütused: õli, kütteõli, diislikütus, biodiisel ja muud tuleohtlikud vedelikud;
tahked kütused: kivisüsi, puit, turvas ja muud tüüpi biokütused.
Kõige tõhusam ja odavam kütus Venemaal on maagaas ja sellega seotud gaas.
Mini CHP ja ökoloogia
Elektrijaama mootorite heitsoojuse kasutamine praktilistel eesmärkidel on mini-koostootmise eripära ja seda nimetatakse koostootmiseks (kaugküte).
Kahe energialiigi kombineeritud tootmine mini-koostootmisjaamas aitab võrreldes katlajaamades elektri ja soojuse eraldi tootmisega kaasa palju keskkonnasõbralikumale kütusekasutusele.
Kütust ebaratsionaalselt kasutavate ning linnade ja külade atmosfääri saastavate katlamajade väljavahetamine, mini-CHPP aitab kaasa mitte ainult olulisele kütusesäästule, vaid ka õhubasseini puhtuse tõstmisele ja üldise ökoloogilise seisundi paranemisele.
Gaasikolb- ja gaasiturbiiniga mini-koostootmisjaamade energiaallikaks on reeglina maagaas. Looduslik või sellega seotud gaas fossiilkütus, mis ei saasta atmosfääri tahkete heitmetega
Gaasiturbiin mootor
Gaasiturbiinmootor (GTE, TRD) on soojusmootor, milles gaas surutakse kokku ja kuumutatakse ning seejärel muudetakse kokkusurutud ja kuumutatud gaasi energia mehaaniliseks tööks gaasiturbiini võllil. Erinevalt kolbmootorist toimuvad gaasiturbiinmootoris protsessid liikuva gaasi voolus.
Kompressorist tulev suruõhk siseneb põlemiskambrisse, kus tarnitakse kütust, mis põletades moodustab kõrge rõhu all suure hulga põlemisprodukte. Seejärel muundatakse gaasiturbiinis gaasiliste põlemisproduktide energia labade pöörlemise tõttu gaasijoa toimel mehaaniliseks tööks, millest osa kulub kompressoris õhu kokkusurumiseks. Ülejäänud töö viiakse üle juhitavale seadmele. Selle seadme töö on GTE kasulik töö. Gaasiturbiinmootoritel on sisepõlemismootorite seas suurim võimsustihedus, kuni 6 kW / kg.
Lihtsamal gaasiturbiinmootoril on ainult üks turbiin, mis käitab kompressorit ja on samal ajal kasuliku jõu allikaks. See seab piirangud mootori töörežiimidele.
Mõnikord on mootor mitme võlliga. Sel juhul on järjestikku mitu turbiini, millest igaüks ajab oma võlli. Kõrgsurveturbiin (esimene pärast põlemiskambrit) juhib alati mootori kompressorit ja järgnevad saavad juhtida nii välist koormust (helikopteri või laeva propellerid, võimsad elektrigeneraatorid jne) kui ka mootori enda täiendavaid kompressoreid. , mis asub peamise ees.
Mitmevõllilise mootori eeliseks on see, et iga turbiin töötab optimaalse kiiruse ja koormuse juures. Ühevõllilise mootori võllilt juhitava koormuse korral oleks mootori drosselreaktsioon ehk kiire ülespöörlemise võime väga halb, kuna turbiin peab mootorile toite andmiseks andma mõlemat. suur hulk õhku (võimsust piirab õhuhulk) ja koormuse kiirendamiseks. Kahevõllilise konstruktsiooniga läheb kiiresti tööle kerge kõrgsurverootor, varustades mootorit õhuga, madalrõhuturbiini aga suure hulga gaasidega kiirendamiseks. Ainult kõrgsurverootori käivitamisel on võimalik kasutada kiirendamiseks ka vähem võimsat starterit.
Kombineeritud tsükliga tehas
Kombineeritud tsükliga gaasijaam on elektrijaam, mis teenindab soojust ja elektrit. See erineb aurujõu- ja gaasiturbiiniseadmetest oma suurenenud efektiivsuse poolest.
Tööpõhimõte
Kombineeritud tsükliga tehas koosneb kahest eraldiseisvast agregaadist: aurujõust ja gaasiturbiinist. Gaasiturbiinitehases pööravad turbiini kütuse põlemisel tekkivad gaasilised saadused. Kütusena võib kasutada nii maagaasi kui ka naftatööstuse tooteid (kütteõli, diislikütus). Esimene generaator asub turbiiniga samal võllil, mis rootori pöörlemise tõttu tekitab elektrivoolu. Gaasiturbiini läbides annavad põlemissaadused sellele vaid osa oma energiast ja gaasiturbiini väljalaskeava juures on neil endiselt kõrge temperatuur. Gaasiturbiini väljalaskeava põlemissaadused sisenevad auruelektrijaama, heitsoojuskatlasse, kus soojendatakse vett ja tekkivat veeauru. Põlemissaaduste temperatuur on piisav, et viia aur auruturbiinis kasutamiseks vajalikku olekusse (suitsugaaside temperatuur umbes 500 kraadi Celsiuse järgi võimaldab saada ülekuumendatud auru rõhul umbes 100 atmosfääri). Auruturbiin käitab teist generaatorit.
Eelised
Kombineeritud tsükliga jaamade elektriline kasutegur on suurusjärgus 51-58%, samas kui eraldi töötavatel auru- või gaasiturbiinijaamadel kõigub see 35-38%. See mitte ainult ei vähenda kütusekulu, vaid vähendab ka kasvuhoonegaaside heitkoguseid.
Kuna kombineeritud tsükliga jaam ammutab põlemisproduktidest soojust tõhusamalt, on võimalik kütust põletada kõrgematel temperatuuridel, mille tulemusena on lämmastikoksiidi heitkoguste tase atmosfääri madalam kui muud tüüpi jaamades.
Suhteliselt madalad tootmiskulud.
Laotamine
Hoolimata asjaolust, et auru-gaasi tsükli eeliseid tõestas esmakordselt 1950. aastatel Nõukogude akadeemik Khristianovitš, pole seda tüüpi elektrijaamu Venemaal laialdaselt kasutatud. NSV Liidus ehitati mitu eksperimentaalset CCGT-d. Näiteks võib tuua Nevinnomõsskaja TEJ jõuallikad võimsusega 170 MW ja Moldavskaja TEJ võimsusega 250 MW. Viimastel aastatel on Venemaal kasutusele võetud mitmeid võimsaid kombineeritud tsükliga jõuallikaid. Nende hulgas:
Peterburi Loode elektrijaamas 2 jõuplokki võimsusega 450 MW;
Kaliningradskaja CHPP-2 1 jõuallikas võimsusega 450 MW;
Tjumenskaja CHPP-1 1 CCGT-seade võimsusega 220 MW;
2 CCGT plokki võimsusega 450 MW CHPP-27 ja 1 CCGT plokk CHPP-21 Moskvas;
1 CCGT plokk võimsusega 325 MW Ivanovskaja SDPP-s;
Sotšinskaja elektrijaamas 2 jõuallikat võimsusega 39 MW
2008. aasta septembri seisuga on Venemaal mitmed CCGT üksused projekteerimise või ehitamise erinevates etappides.
Euroopas ja USA-s töötavad sarnased paigaldised enamikus soojuselektrijaamades.
Kondensatsioonielektrijaam
Kondensatsioonielektrijaam (CES) on soojuselektrijaam, mis toodab ainult elektrienergiat. Ajalooliselt sai nime "GRES" - osariigi piirkondlik elektrijaam. Aja jooksul on termin "GRES" kaotanud oma esialgse tähenduse ("rajoon") ja tähendab tänapäevases mõistes reeglina suure võimsusega (tuhandetes MW) kondensatsioonielektrijaama (IES), mis töötab ühtsel energial. süsteem koos teiste suurte elektrijaamadega. Siiski tuleb meeles pidada, et mitte kõik jaamad, mille nimes on lühend “GRES”, ei ole kondenseerivad, mõned neist töötavad soojuse ja elektri koostootmisjaamadena.
Lugu
Esimene GRES "Elektroperetšaja", tänane "GRES-3", ehitati Moskva lähedal Elektrogorski linnas aastatel 1912-1914. insener R.E.Klassoni algatusel. Põhikütuseks on turvas, võimsusega 15 MW. 1920. aastatel nägi GOELRO plaan ette mitme soojuselektrijaama ehitamist, millest kuulsaim on Kashirskaya GRES.
Toimimispõhimõte
Aurukatlas ülekuumendatud auru olekusse (520-565 kraadi Celsiuse järgi) kuumutatud vesi paneb pöörlema auruturbiini, mis käitab turbiini generaatorit.
Liigne soojus juhitakse atmosfääri (lähedal asuvatesse veekogudesse) kondensatsioonisõlmede kaudu, erinevalt kütteelektrijaamadest, mis eraldavad üleliigset soojust lähedalasuvate objektide (näiteks majade kütte) tarbeks.
Kondensatsioonielektrijaam töötab üldiselt Rankine'i tsüklil.
Põhisüsteemid
IES on kompleksne energiakompleks, mis koosneb hoonetest, rajatistest, energia- ja muudest seadmetest, torustikest, liitmikest, mõõteriistadest ja automaatikast. Peamised IES-süsteemid on:
katlamaja;
auruturbiini tehas;
kütusekulu;
tuha ja räbu eemaldamise süsteem, suitsugaaside puhastus;
elektriline osa;
tehniline veevarustus (liigse soojuse eemaldamiseks);
keemiline puhastus ja veepuhastussüsteem.
IES projekteerimisel ja ehitamisel paiknevad selle süsteemid kompleksi hoonetes ja rajatistes, eelkõige peahoones. IES töötamise ajal on süsteeme haldav personal reeglina ühendatud töökodadesse (boiler ja turbiin, elektri-, kütusevarustus, keemiline veetöötlus, soojusautomaatika jne).
Katlajaam asub peahoone katlaruumis. Venemaa lõunapoolsetes piirkondades võib katlamaja olla avatud, see tähendab, et sellel ei pruugi olla seinu ja katust. Paigaldus koosneb aurukateldest (aurugeneraatoritest) ja aurutorustikust. Kateldest tulev aur kantakse turbiinidesse läbi pingestatud aurutorustike. Erinevate katelde aurutorud ei ole üldjuhul ristseotud. Sellist skeemi nimetatakse "plokiks".
Auruturbiini agregaat paikneb peahoone masinaruumis ja deaeraatori (punker-deaeraatori) kambris. See sisaldab:
auruturbiinid elektrigeneraatoriga ühel võllil;
kondensaator, milles turbiini läbinud aur kondenseeritakse veeks (kondensaadiks);
kondensaadi ja toitepumbad, mis tagavad kondensaadi (toitevee) tagasivoolu aurukateldesse;
rekuperatiivsed madal- ja kõrgsurvekütteseadmed (HDPE ja HPH) - soojusvahetid, milles toitevett soojendatakse turbiinist auru eemaldamise teel;
deaeraator (kasutab ka HDPE-na), milles vesi puhastatakse gaasilistest lisanditest;
torustikud ja abisüsteemid.
Kütusekulu on erineva koostisega, olenevalt põhikütusest, mille jaoks IES on mõeldud. Söeküttel töötavate IES-i kütusesäästlikkus hõlmab järgmist:
sulatusseade (nn "teplyak" või "ait") söe sulatamiseks avatud gondliga autodes;
mahalaadimisseade (tavaliselt autokallur);
söeladu, mida teenindab haaratskraana või spetsiaalne käitlusmasin;
purustusjaam kivisöe eelpurustamiseks;
konveierid kivisöe teisaldamiseks;
aspiratsioonisüsteemid, blokeeringud ja muud abisüsteemid;
peenestussüsteem, sealhulgas kuul-, rull- või haamerveskid.
Tolmu ettevalmistamise süsteem, nagu ka söepunker, asuvad peahoone punker-õhutuskambris, ülejäänud kütuse etteandeseadmed asuvad väljaspool peahoonet. Aeg-ajalt luuakse keskne tolmutehas. Söeladu on arvestatud IES-i 7-30 päeva pidevaks tööks. Osa kütuse etteandeseadmeid on reserveeritud.
Maagaasi kasutav IES kütusesäästlikkus on kõige lihtsam: see sisaldab gaasijaotuspunkti ja gaasitorusid. Sellistes elektrijaamades kasutatakse aga kütteõli reservi või hooajalise allikana, seetõttu on käimas ka kütteõli säästmine. Kütteõli rajatisi ehitatakse ka söeküttel töötavate elektrijaamade juurde, kus kütteõli kasutatakse katelde süütamiseks. Kütteõli säästmine hõlmab:
vastuvõtu- ja tühjendusseade;
kütteõli hoidla teras- või raudbetoonmahutitega;
kütteseadmete ja kütteõlifiltritega kütteõli pumbajaam;
torujuhtmed sulge- ja juhtventiilidega;
tuletõrje- ja muud abisüsteemid.
Tuha ja räbu eemaldamise süsteem on korraldatud ainult kivisöel töötavatel elektrijaamadel. Nii tuhk kui ka räbu on kivisöe mittesüttivad jäägid, kuid räbu tekib otse katla ahjus ja eemaldatakse läbi õhutusava (räbu kaevanduses) ning tuhk viiakse suitsugaasidega ära ja püütakse kinni juba katla väljalaskeavas . Tuhaosakesed on palju väiksemad (umbes 0,1 mm) kui räbutükid (kuni 60 mm). Tuha ja räbu eemaldamise süsteemid võivad olla hüdraulilised, pneumaatilised või mehaanilised. Levinuim pöördhüdraulilise tuha ja räbu eemaldamise süsteem koosneb loputusseadmetest, kanalitest, süvenduspumpadest, lägatorustikust, tuhapuistangutest, pumpamisest ja selgitatud vee torustikust.
Suitsugaaside eraldumine atmosfääri on soojuselektrijaama kõige ohtlikum mõju keskkonnale. Suitsugaasidest tuha kogumiseks paigaldatakse peale puhumisventilaatoreid erinevat tüüpi filtrid (tsüklonid, skraberid, elektrostaatilised filtrid, kottfiltrid), mis hoiavad kinni 90-99% tahketest osakestest. Kuid need ei sobi suitsu puhastamiseks kahjulikest gaasidest. Välismaal ja hiljuti kodumaistes elektrijaamades (sealhulgas gaas-kütteõli) on paigaldatud süsteemid gaasi väävlitustamiseks lubja või lubjakiviga (nn deSOx) ja lämmastikoksiidide katalüütiliseks redutseerimiseks ammoniaagiga (deNOx). Puhastatud suitsugaasid juhitakse suitsuärastiga korstnasse, mille kõrgus määratakse allesjäänud kahjulike lisandite atmosfääri hajumise tingimustest.
IES elektriline osa on mõeldud elektrienergia tootmiseks ja tarbijatele jaotamiseks. KES generaatorites genereeritakse kolmefaasiline elektrivool pingega tavaliselt 6-24 kV. Kuna pinge tõusuga vähenevad energiakaod võrkudes märkimisväärselt, siis kohe pärast generaatoreid paigaldatakse trafod, mis tõstavad pinge 35, 110, 220, 500 ja enama kV-ni. Trafod paigaldatakse õue. Osa elektrienergiast kulub elektrijaama enda tarbeks. Alajaamadesse ja tarbijatesse väljuvate elektriliinide ühendamine ja lahtiühendamine toimub avatud või suletud jaotusseadmetel (välisjaotla, sisejaotla), mis on varustatud lülititega, mis on võimelised ühendama ja katkestama kõrgepinge elektriahelat ilma elektrikaare moodustamata.
Teenindusveevarustussüsteem varustab turbiini kondensaatorite jahutamiseks suures koguses külma vett. Süsteemid jagunevad otsevoolu-, tagurpidi- ja segasüsteemideks. Otsevoolusüsteemides võetakse vett pumpade abil looduslikust allikast (tavaliselt jõest) ja pärast kondensaatori läbimist juhitakse see tagasi. Samal ajal soojeneb vesi umbes 8-12 ° C, mis mõnel juhul muudab veekogude bioloogilist seisundit. Ringlussüsteemides ringleb vesi tsirkulatsioonipumpade mõjul ja seda jahutatakse õhuga. Jahutamist saab läbi viia jahutusreservuaaride pinnal või tehiskonstruktsioonides: pihustusbasseinides või jahutustornides.
Kuivades piirkondades kasutatakse tehnilise veevarustussüsteemi asemel õhukondensatsioonisüsteeme (kuivjahutustornid), milleks on loomuliku või kunstliku tõmbega õhkradiaator. See otsus on tavaliselt sunnitud, kuna need on kallimad ja jahutuse osas vähem tõhusad.
Keemiline veepuhastussüsteem tagab aurukateldesse ja auruturbiinidesse antava vee keemilise töötlemise ja süvademineraliseerimise, et vältida sadestumist seadmete sisepindadele. Tavaliselt asuvad filtrid, mahutid ja reaktiivveepuhastusseadmed IES-i abihoones. Lisaks luuakse soojuselektrijaamades mitmeastmelised süsteemid naftasaaduste, õlidega saastunud reovee puhastamiseks, seadmete pesu- ja pesuveed, sademe- ja sulaveekanalisatsioonid.
Mõju keskkonnale
Mõju atmosfäärile. Kütuse põletamisel kulub suur hulk hapnikku ning eraldub märkimisväärne kogus põlemissaadusi, nagu lendtuhk, gaasilised väävel- ja lämmastikoksiidid, millest osa on väga reaktiivsed.
Mõju hüdrosfäärile. Esiteks vee väljajuhtimine turbiini kondensaatoritest, samuti tööstuslikud heitveed.
Mõju litosfäärile. Suurte tuha masside kõrvaldamine nõuab palju ruumi. Seda saastet vähendatakse tuha ja räbu kasutamisel ehitusmaterjalina.
Tehnika tase
Praegu on Venemaal tüüpilised GRES-id võimsusega 1000-1200, 2400, 3600 MW ja mitu ainulaadset, kasutusel on 150, 200, 300, 500, 800 ja 1200 MW agregaadid. Nende hulgas on järgmised GRES (osa WGC-dest):
Verkhnetagilskaya GRES - 1500 MW;
Iriklinskaya GRES - 2430 MW;
Kashirskaya GRES - 1910 MW;
Nižnevartovskaja GRES - 1600 MW;
Permskaya GRES - 2400 MW;
Urengoyskaya GRES - 24 MW.
Pskovskaya GRES - 645 MW;
Serovskaja GRES - 600 MW;
Stavropolskaya GRES - 2400 MW;
Surgutskaja GRES-1 - 3280 MW;
Troitskaya GRES - 2060 MW.
Gusinoozyorskaya GRES - 1100 MW;
Kostromskaya GRES - 3600 MW;
Petšora SDPP - 1060 MW;
Kharanorskaya GRES - 430 MW;
Tšerepetskaja GRES - 1285 MW;
Yuzhnouralskaya GRES - 882 MW.
Berezovskaja GRES - 1500 MW;
Smolenskaja GRES - 630 MW;
Surgutskaja GRES-2 - 4800 MW;
Shaturskaya GRES - 1100 MW;
Yaivinskaya GRES - 600 MW.
Konakovskaya GRES - 2400 MW;
Nevinnomysskaya GRES - 1270 MW;
Reftinskaya GRES - 3800 MW;
Sredneuralskaya GRES - 1180 MW.
Kirishskaya GRES - 2100 MW;
Krasnojarskaja GRES-2 - 1250 MW;
Novocherkasskaya GRES - 2400 MW;
Ryazanskaya GRES (plokid nr 1-6 - 2650 MW ja plokk nr 7 (mis kuulus Ryazanskaya GRES-i, endine GRES-24 - 310 MW) - 2960 MW;
Cherepovets GRES - 630 MW.
Verkhnetagilskaya GRES
Verkhnetagilskaya GRES on Verkhniy Tagilis (Sverdlovski oblastis) asuv soojuselektrijaam, mis töötab OGK-1 osana. Töös alates 29. maist 1956. a.
Jaamas on 11 jõuallikat, mille elektrivõimsus on 1497 MW ja soojusenergia - 500 Gcal / h. Jaamakütus: maagaas (77%), kivisüsi (23%). Töötajate arv on 1119 inimest.
1600 MW projektvõimsusega jaama ehitamist alustati 1951. aastal. Ehituse eesmärk oli varustada Novouralski elektrokeemiatehase soojuse ja elektriga. 1964. aastal saavutas elektrijaam oma projekteeritud võimsuse.
Verkhniy Tagili ja Novouralski linnade soojusvarustuse parandamiseks moderniseeriti jaam:
Neli kondensatsiooniturbiiniplokki K-100-90 (VK-100-5) LMZ asendati kütteturbiinidega T-88 / 100-90 / 2,5.
TG-2,3,4 võrgusoojendid on PSG-2300-8-11 tüüpi paigaldatud võrgu vee soojendamiseks Novouralski soojusvarustusahelasse.
TG-1.4 on varustatud võrgukütteseadmetega Verkhniy Tagili ja tööstusala soojusvarustuseks.
Kõik tööd viidi läbi KhF TsKB projekti järgi.
Ööl vastu 3.–4. jaanuari 2008 juhtus Surgutskaja GRES-2-l õnnetus: kuuenda, 800 MW võimsusega jõuploki kohal toimunud katuse osaline sissevarisemine tõi kaasa kahe jõuploki seiskamise. Olukorra muutis keeruliseks asjaolu, et remondis oli veel üks jõuplokk (nr 5): Selle tulemusena seisati jõuallikad nr 4, 5, 6. See õnnetus lokaliseeriti 8. jaanuariks. Kogu selle aja jooksul töötas GRES eriti intensiivsel režiimil.
Perioodil kuni 2010 ja 2013 on kavas ehitada kaks uut jõuplokki (kütus - maagaas).
GRES-is on keskkonda sattuvate heitmete probleem. OGK-1 sõlmis Uurali energeetikakeskusega 3,068 miljoni rubla suuruse lepingu, mis näeb ette Verkhnetagilskaya GRESi katla rekonstrueerimise projekti väljatöötamise, mis toob kaasa heitkoguste vähendamise MPE järgimiseks. standarditele.
Kashirskaja GRES
G. M. Kržižanovski järgi nime saanud Kashirskaya GRES Moskva oblastis Kashira linnas Oka kaldal.
Ajalooline jaam, mis on ehitatud V.I.Lenini isikliku järelevalve all vastavalt GOELRO plaanile. 12 MW jaam oli kasutuselevõtu ajal suuruselt teine elektrijaam Euroopas.
Jaam ehitati GOELRO plaani järgi, ehitamine toimus V.I.Lenini isikliku järelevalve all. See ehitati aastatel 1919-1922, ehitamiseks Ternovo küla alale püstitati töötav Novokashirsk asula. 4. juunil 1922 käivitatud sellest sai üks esimesi Nõukogude rajooni soojuselektrijaamu.
Pihkva rajooni elektrijaam
Pskovskaja GRES on riiklik regionaalne elektrijaam, mis asub 4,5 kilomeetri kaugusel linnatüüpi asulast Dedovitši - Pihkva oblasti piirkonna keskusest, Sheloni jõe vasakul kaldal. Alates 2006. aastast on see OGK-2 filiaal.
Kõrgepingeliinid ühendavad Pihkva SDPP-d Valgevene, Läti ja Leeduga. Emaettevõte peab seda eeliseks: olemas on energia ekspordikanal, mida kasutatakse aktiivselt.
GRESi installeeritud võimsus on 430 MW, see sisaldab kahte suure manööverdusvõimega jõuallikat, kumbki 215 MW. Need jõuallikad ehitati ja võeti kasutusele 1993. ja 1996. aastal. Esimese etapi esialgne projekt hõlmas kolme jõuploki ehitamist.
Peamine kütuseliik on maagaas, see tarnitakse jaama peamise ekspordigaasitoru haru kaudu. Jõuagregaadid olid algselt kavandatud töötama freesturbal; need rekonstrueeriti vastavalt VTI projektile maagaasi põletamiseks.
Elektrikulu omatarbeks on 6,1%.
Stavropolskaja GRES
Stavropolskaya GRES on soojuselektrijaam Venemaal. Asub Stavropoli territooriumil Solnetšnodolski linnas.
Elektrijaama laadimine võimaldab eksportida elektrit välismaale: Gruusiasse ja Aserbaidžaani. Ühtlasi on tagatud Lõuna Ühendatud Energiasüsteemi magistraalelektrivõrgu vooluhulkade püsimine lubatud tasemetel.
See on osa hulgimüügiettevõttest nr 2 (JSC OGK-2).
Elektrikulu jaama enda tarbeks on 3,47%.
Jaama põhikütus on maagaas, kuid jaam saab kasutada kütteõli reserv- ja avariikütusena. Kütusejääk 2008. aasta seisuga: gaas - 97%, kütteõli - 3%.
Smolenskaja GRES
Smolenskaja GRES on soojuselektrijaam Venemaal. Alates 2006. aastast kuulub see hulgimüügiettevõttesse nr 4 (OAO OGK-4).
12. jaanuaril 1978 võeti kasutusele GRESi esimene plokk, mille projekteerimine algas 1965. aastal ja ehitamine 1970. Jaam asub Smolenski oblastis Duhhovštšinski rajoonis Ozerny külas. Esialgu pidi kütusena kasutama turvast, kuid turbakaevandusettevõtete ehitamise mahajäämuse tõttu kasutati teist tüüpi kütust (kivisüsi Moskva lähedal, Inta kivisüsi, põlevkivi, Hakassi kivisüsi). Kokku vahetati 14 tüüpi kütust. Alates 1985. aastast on lõplikult kindlaks tehtud, et energiat saadakse maagaasist ja kivisöest.
8.16. Smolenskaja GRES
Allikad
Ryzhkin V. Ya. Soojuselektrijaamad. Ed. V. Ya. Girshfeld. Õpik ülikoolidele. 3. väljaanne, Rev. ja lisage. - M .: Energoatomizdat, 1987 .-- 328 lk.
Soojuselektrijaam (soojuselektrijaam) - elektrijaam, mis toodab elektrienergiat, muundades kütuse keemilise energia elektrigeneraatori võlli mehaaniliseks pöörlemisenergiaks.
Soojuselektrijaamad muudavad fossiilsete kütuste (kivisüsi, turvas, põlevkivi, õli, gaasid) põlemisel vabanenud soojusenergia mehaaniliseks energiaks ja seejärel elektrienergiaks. Siin läbib kütuses sisalduv keemiline energia elektrienergia saamiseks keerulise muundamise teel ühest vormist teise.
Kütuses sisalduva energia muundamine soojuselektrijaamas võib jagada järgmisteks peamisteks etappideks: keemilise energia muundamine soojusenergiaks, termiline - mehaaniliseks ja mehaaniliseks - elektrienergiaks.
Esimesed soojuselektrijaamad (TPP) ilmusid 19. sajandi lõpus. 1882. aastal ehitati TPP New Yorgis, 1883. aastal - Peterburis, 1884. aastal - Berliinis.
Soojusauruturbiinelektrijaamad moodustavad enamiku elektrijaamadest. Nad kasutavad soojusenergiat katlaüksuses (aurugeneraatoris).
Soojuselektrijaama paigutus: 1 - elektrigeneraator; 2 - auruturbiin; 3 - juhtpaneel; 4 - deaeraator; 5 ja 6 - punkrid; 7 - eraldaja; 8 - tsüklon; 9 - boiler; 10 - küttepind (soojusvaheti); 11 - korsten; 12 - purustusruum; 13 - kütuse varuhoidla; 14 - vanker; 15 - mahalaadimisseade; 16 - konveier; 17 - suitsuärastus; 18 - kanal; 19 - tuhakoguja; 20 - ventilaator; 21 - kamin; 22 - veski; 23 - pumbajaam; 24 - veeallikas; 25 - tsirkulatsioonipump; 26 - regeneratiivne kõrgsurvekütteseade; 27 - toitepump; 28 - kondensaator; 29 - vee keemilise töötlemise paigaldus; 30 - astmeline trafo; 31 - regeneratiivne madalrõhukütteseade; 32 - kondensaadipump
Katlaüksuse üks olulisemaid elemente on kamin. Selles muudetakse kütuse keemiline energia kütuse kütuseelementide keemilise reaktsiooni käigus atmosfäärihapnikuga soojusenergiaks. Sel juhul tekivad gaasilised põlemissaadused, mis neelavad suurema osa kütuse põlemisel vabanevast soojusest.
Kütuse ahjus kuumutamisel moodustub koks ja gaasilised lenduvad ained. Temperatuuril 600–750 ° C lenduvad ained süttivad ja hakkavad põlema, mis põhjustab ahju temperatuuri tõusu. Sel juhul algab ka koksi põlemine. Selle tulemusena moodustuvad suitsugaasid, mis väljuvad ahjust temperatuuril 1000–1200 ° C. Neid gaase kasutatakse vee soojendamiseks ja auru tekitamiseks.
XIX sajandi alguses. auru saamiseks kasutati lihtsaid agregaate, milles kuumutamist ja vee aurutamist ei eristatud. Lihtsamat tüüpi aurukatelde tüüpiline esindaja oli silindriline katel.
Arenev elektrienergiatööstus nõudis kõrge temperatuuri ja kõrge rõhuga auru tootvaid katlaid, kuna just sellises olekus annab see kõige rohkem energiat. Sellised katlad loodi ja neid nimetati veetorukateldeks.
Vesitorukateldes liiguvad suitsugaasid ümber torude, mille kaudu vesi ringleb, suitsugaasidest saadav soojus kandub läbi torude seinte vette, mis muutub auruks.
Soojuselektrijaama põhiseadmete koosseis ja selle süsteemide seos: kütusesäästlikkus; kütuse ettevalmistamine; boiler; vahepealne ülekuumendi; kõrgsurveauruturbiini (HPC või HPC) osa; osa madala rõhuga auruturbiinist (LPH või LPH); elektrigeneraator; abitrafo; sidetrafo; peajaotusseadmed; kondensaator; kondensaadi pump; tsirkulatsioonipump; veevarustuse allikas (näiteks jõgi); madala rõhuga kütteseade (LPH); veepuhastusjaam (WPU); soojusenergia tarbija; kondensaadi tagasivoolupump; deaeraator; toitepump; kõrgsurvekütteseade (HPH); tuha eemaldamine; tuhapuistang; suitsuärastus (DS); korsten; puhumisventilaatorid (DV); tuhakoguja
Kaasaegne aurukatel töötab järgmiselt.
Kütus põleb ahjus, mille seintel asuvad vertikaalsed torud. Kütuse põlemisel eralduva soojuse mõjul nendes torudes olev vesi keeb. Saadud aur tõuseb katla trumlisse. Boiler on paksuseinaline horisontaalne terassilinder, mis on poolenisti täidetud veega. Aur kogutakse trumli ülemisse ossa ja jätab selle mähiste rühma - ülekuumendisse. Ülekuumendis soojendavad auru täiendavalt ahjust väljuvad suitsugaasid. Selle temperatuur on kõrgem kui see, mille juures vesi teatud rõhul keeb. Seda auru nimetatakse ülekuumenetuks. Pärast ülekuumendist väljumist antakse tarbijale aur. Katla gaasikanalites, mis asuvad pärast ülekuumutit, läbivad suitsugaasid teise spiraalide rühma - veesäästurit. Selles soojendatakse vett enne katla trumlisse sisenemist suitsugaaside soojuse toimel. Õhkküttetorud asuvad tavaliselt ökonomaiseri taga piki suitsugaaside teed. Selles soojendatakse õhku enne ahju suunamist. Pärast õhkküttekeha väljuvad suitsugaasid temperatuuril 120–160 ° C korstnasse.
Kõik katlasõlme tööprotsessid on täielikult mehhaniseeritud ja automatiseeritud. Seda teenindavad arvukad elektrimootoritega käitatavad abimehhanismid, mille võimsus võib ulatuda mitme tuhande kilovatini.
Võimsate elektrijaamade katlaüksused toodavad kõrgsurveauru - 140-250 atmosfääri ja kõrget temperatuuri - 550-580 ° C. Nende katelde ahjudes põletatakse peamiselt pulbriks purustatud tahket kütust, kütteõli või maagaasi.
Söe muundamine pulbristatud olekuks toimub tolmu ettevalmistamise tehastes.
Sellise kuultrummelveskiga paigalduse tööpõhimõte on järgmine.
Kütus siseneb lintkonveierite kaudu katlamajja ja juhitakse punkrisse, kust automaatkaalude järel juhitakse etteande abil söe jahvatusveskisse. Kütuse jahvatamine toimub horisontaalses trumlis, mis pöörleb kiirusega umbes 20 pööret minutis. See sisaldab teraskuule. Temperatuurini 300–400 ° C kuumutatud kuum õhk juhitakse veskisse torujuhtme kaudu. Andes osa oma soojusest kütuse kuivatamiseks, jahutatakse õhk temperatuurini umbes 130 °C ja trumlist väljudes kannab veskis tekkinud söetolm tolmuseparaatorisse (separaatorisse). Suurtest osakestest vabastatud tolmu-õhu segu väljub separaatorist ülalt ja suunatakse tolmuseparaatorisse (tsüklonisse). Tsüklonis eraldatakse söetolm õhust ja läbi klapi siseneb söetolmu mahutisse. Separaatoris langevad suured tolmuosakesed välja ja lähevad edasiseks jahvatamiseks tagasi veskisse. Katla põletitesse juhitakse söetolmu ja õhu segu.
Pulveriseeritud söepõletid on seadmed tolmkütuse ja selle põlemiseks vajaliku õhu tarnimiseks põlemiskambrisse. Need peavad tagama kütuse täieliku põlemise, luues õhu ja kütuse homogeense segu.
Tänapäevaste söetolmkatelde ahi on kõrge kamber, mille seinad on kaetud torudega, nn auru-veeekraanidega. Need kaitsevad põlemiskambri seinu kütuse põlemisel tekkiva räbu nakkumise eest ning kaitsevad ka vooderdust kiire kulumise eest, mis on tingitud räbu keemilisest toimest ja kütuse põlemisel ahjus tekkivast kõrgest temperatuurist.
Ekraanid tajuvad 10 korda rohkem soojust pinna ruutmeetri kohta kui teised torukujulised boileri küttepinnad, mis neelavad suitsugaaside soojust peamiselt nende otsese kokkupuute tõttu. Põlemiskambris süttib söetolm ja põleb seda kandvas gaasijoas.
Katelde ahjud, milles põletatakse gaas- või vedelkütuseid, on samuti ekraanidega kaetud kambrid. Neisse juhitakse gaasipõletite või õlidüüside kaudu kütuse ja õhu segu.
Kaasaegse söetolmuga töötava kõrge efektiivsusega trummeltüüpi katlaseadme seade on järgmine.
Kütus tolmu kujul puhutakse ahju läbi põletite koos osa põlemiseks vajaliku õhuga. Ülejäänud õhk suunatakse ahju, mis on eelsoojendatud temperatuurini 300–400 ° C. Koldes põletatakse söeosakesed lennult, moodustades põleti, mille temperatuur on 1500–1600 ° C. Mittepõlevad kivisöe lisandid muutuvad tuhaks, millest suurem osa (80–90%) viiakse ahjust välja kütuse põlemisel tekkivate suitsugaasidega. Ülejäänud tuhk, mis koosneb kokkukleepunud räbuosakestest, mis on kogunenud ahju seinte torudele ja sealt seejärel eraldunud, langeb ahju põhja. Pärast seda kogutakse see spetsiaalsesse šahti, mis asub kamina all. Külma vee juga jahutab selles olevat räbu ja seejärel juhib see katlaüksusest väljapoole jääva vee abil hüdraulilise tuhaeemaldussüsteemi spetsiaalsete seadmete abil.
Ahju seinad on kaetud ekraaniga - torudega, milles vesi ringleb. Põlevast tõrvikust eralduva soojuse toimel muutub see osaliselt auruks. Need torud on ühendatud katla trumliga, mis on varustatud ka ökonomaiseris soojendatava veega.
Suitsugaaside liikumisel kiirgub osa nende soojusest sõelatorudesse ja gaaside temperatuur järk-järgult langeb. Küttekoldest väljapääsu juures on temperatuur 1000–1200 ° C. Edasise liikumise korral puutuvad ahju väljalaskeava suitsugaasid kokku ekraanide torudega, jahtudes temperatuurini 900–950 ° C. Katla gaasilõõri asetatakse spiraaltorud, mille kaudu liigub seinatorudes moodustunud ja katla trumlis olevast veest eraldatud aur. Rullides saab aur suitsugaasidest lisasoojust ja kuumeneb üle, st selle temperatuur muutub kõrgemaks kui samal rõhul keeva vee temperatuur. Seda katla osa nimetatakse ülekuumendiks.
Ülekuumendi torude vahelt läbides sisenevad suitsugaasid temperatuuriga 500–600 ° C katla sellesse ossa, kus asuvad veesoojendi või veesäästuseadme torud. Seda pumbatakse toiteveega, mille temperatuur on 210–240 ° C. See kõrge veetemperatuur saavutatakse spetsiaalsetes kütteseadmetes, mis on osa turbiinitehasest. Veeökonaiseris soojendatakse vesi keemistemperatuurini ja see siseneb katla trumlisse. Veeökonaiseri torude vahelt läbivad suitsugaasid jätkavad jahtumist ja seejärel õhusoojendi torude sees, milles õhku soojendab gaaside eralduv soojus, mille temperatuur langeb 120–160 kraadini. °C
Kütuse põlemiseks vajalik õhk juhitakse õhusoojendisse puhurventilaatoriga ja seal soojendatakse see temperatuurini 300–400 ° C, misjärel see siseneb ahju kütuse põletamiseks. Õhusoojendist väljuvad suitsugaasid või suitsugaasid läbivad tuha eemaldamiseks spetsiaalse seadme - tuhakoguja. Puhastatud suitsugaasid juhitakse kuni 200 m kõrguse korstna kaudu suitsuärastiga atmosfääri.
Trummel on seda tüüpi katelde puhul hädavajalik. Arvukate torude kaudu juhitakse sellele ahju seintest auru-vee segu. Trumlis eraldatakse sellest segust aur ja ülejäänud vesi segatakse ökonomaiserist sellesse trumlisse siseneva toiteveega. Trumlist voolab vesi ahjust väljas asuvate torude kaudu kogumiskollektoritesse ja neist ahjus asuvatesse sõelatorudesse. Sel viisil suletakse vee ringtee (tsirkulatsioon) trummelkateldes. Vee ja auru-vee segu liikumine vastavalt skeemile trummel - välistorud - kaitsetorud - trummel on saavutatud tänu sellele, et kaitsetorusid täitva auru-vee segu kolonni kogumass on väiksem kui auru-vee segu kaal. veesammas välistorudes. See loob loomuliku tsirkulatsioonipea, mis tagab vee ringikujulise liikumise.
Aurukatlaid juhivad automaatselt arvukad regulaatorid, mida operaator jälgib.
Seadmed reguleerivad kütuse, vee ja õhu juurdevoolu katlasse, hoiavad konstantsena veetaset katla trumlis, ülekuumendatud auru temperatuuri jne. Katlasõlme ja kõigi selle abimehhanismide tööd juhivad seadmed on keskendunud spetsiaalsele juhtpaneelile. See sisaldab ka seadmeid, mis võimaldavad sellelt jaotuskilbilt kaugjuhtimisega automatiseeritud toiminguid teha: torujuhtmete kõigi sulgemisseadmete avamine ja sulgemine, üksikute abimehhanismide käivitamine ja seiskamine, samuti kogu katlaüksuse kui terviku käivitamine ja seiskamine.
Kirjeldatud tüüpi veetorukateldel on väga oluline puudus: mahuka, raske ja kalli trumli olemasolu. Sellest vabanemiseks loodi trumlita aurukatlad. Need koosnevad kõverate torude süsteemist, mille ühte otsa juhitakse toitevesi, teisest väljub vajaliku rõhu ja temperatuuriga ülekuumendatud aur, st vesi läbib enne auruks muutumist kõik küttepinnad üks kord ilma ringlus. Selliseid aurukatlaid nimetatakse otsevoolukateldeks.
Sellise katla tööskeem on järgmine.
Toitevesi läbib ökonomaiseri, seejärel siseneb tulekolde seintel spiraalselt paiknevate mähiste alumisse ossa. Nendes spiraalides moodustunud auru-vee segu siseneb katla lõõris asuvasse mähisesse, kus lõpeb vee muundumine auruks. Seda ühekordselt läbiva katla osa nimetatakse üleminekutsooniks. Seejärel siseneb aur ülekuumendisse. Pärast ülekuumendist väljumist suunatakse aur tarbijale. Põlemiseks vajalik õhk soojendatakse õhksoojendis.
Otsevoolukatlad võimaldavad saada auru rõhuga üle 200 atmosfääri, mis on trummelkatelde puhul võimatu.
Saadud ülekuumendatud aur, millel on kõrge rõhk (100–140 atmosfääri) ja kõrge temperatuur (500–580 ° C), on võimeline paisuma ja tööd tegema. See aur juhitakse läbi peamiste aurutorustike turbiinide saali, kuhu on paigaldatud auruturbiinid.
Auruturbiinides muundatakse auru potentsiaalne energia auruturbiini rootori mehaaniliseks pöörlemisenergiaks. Rootor on omakorda ühendatud elektrigeneraatori rootoriga.
Auruturbiini tööpõhimõtet ja ülesehitust käsitletakse artiklis "Elektriturbiin", mistõttu me nendel lähemalt ei peatu.
Auruturbiin on seda ökonoomsem, st mida vähem kulub soojust iga tema toodetud kilovatt-tunni kohta, seda madalam on turbiinist väljuva auru rõhk.
Selleks suunatakse turbiinist väljuv aur mitte atmosfääri, vaid spetsiaalsesse seadmesse, mida nimetatakse kondensaatoriks ja milles hoitakse väga madalat rõhku, vaid 0,03–0,04 atmosfääri. See saavutatakse auru temperatuuri alandamisega, jahutades seda veega. Auru temperatuur sellel rõhul on 24–29 ° C. Kondensaatoris loovutab aur oma soojuse jahutusveele ja samal ajal kondenseerub ehk muutub veeks - kondensaadiks. Kondensaatoris oleva auru temperatuur sõltub jahutusvee temperatuurist ja selle vee kogusest, mis kulub iga kilogrammi kondenseerunud auru kohta. Auru kondenseerimiseks kasutatav vesi siseneb kondensaatorisse temperatuuril 10–15 ° C ja väljub sellest umbes 20–25 ° C juures. Jahutusvee tarbimine ulatub 50–100 kg-ni 1 kg auru kohta.
Kondensaator on kahe otsakorgiga silindriline trummel. Trumli mõlemas otsas on metallplaadid, millesse on kinnitatud suur hulk messingist torusid. Nende torude kaudu voolab jahutusvesi. Turbiini aur voolab torude vahele, voolates nende ümber ülalt alla. Auru kondenseerumisel tekkinud kondensaat eemaldatakse põhjast.
Auru kondenseerumisel on suur tähtsus soojuse ülekandmisel aurust torude seintele, mida läbib jahutusvesi. Kui aurus on isegi väike kogus õhku, on soojuse ülekanne aurust toru seinale järsult häiritud; Sellest sõltub ka kondensaatoris säilitatav rõhk. Õhk, mis paratamatult auruga ja lekete kaudu kondensaatorisse siseneb, tuleb pidevalt eemaldada. Seda tehakse spetsiaalse aparaadiga - aurujuga ejektoriga.
Kondensaatoris turbiinist väljuva auru jahutamiseks kasutatakse vett jõest, järvest, tiigist või merest. Jahutusvee tarbimine võimsates elektrijaamades on väga suur ja ulatub näiteks 1 miljoni kW võimsusega elektrijaama puhul ca 40 m3/sek. Kui kondensaatorites auru jahutamiseks mõeldud vesi võetakse jõest ja suunatakse seejärel kondensaatoris soojendatuna jõkke tagasi, nimetatakse sellist veevarustussüsteemi otsevooluks.
Kui jões vett napib, siis ehitatakse tamm ja moodustatakse tiik, mille ühest otsast võetakse vesi kondensaatori jahutamiseks ja soojendatud vesi juhitakse teise otsa. Mõnikord kasutatakse kondensaatoris soojendatud vee jahutamiseks tehisjahuteid - jahutustorne, mis on umbes 50 m kõrgused tornid.
Turbiinkondensaatorites soojendatud vesi juhitakse selles tornis 6–9 m kõrgusel asuvatele kandikutele.Vooludes joadena läbi salvete avade ja pihustades tilkade või õhukese kile kujul, voolab vesi. allapoole, osaliselt aurustub ja jahutab. Jahutatud vesi kogutakse basseini, kust see pumbatakse kondensaatoritesse. Sellist veevarustussüsteemi nimetatakse suletud.
Uurisime peamisi seadmeid, mida kasutatakse kütuse keemilise energia muundamiseks elektrienergiaks auruturbiiniga soojuselektrijaamas.
Söeküttel töötava elektrijaama tööpõhimõte on järgmine.
Kivisüsi tarnitakse laiarööpmeliste raudteerongidega mahalaadimisseadmesse, kus see laaditakse autodest maha spetsiaalsete mahalaadimismehhanismide - autokallurite abil lintkonveieritele.
Kütusevarustus katlaruumis luuakse spetsiaalsetes säilitusmahutites - punkrites. Punkritest satub kivisüsi veskisse, kus see kuivatatakse ja jahvatatakse pulbriks. Katla ahju juhitakse söetolmu ja õhu segu. Söetolmu põletamisel tekivad suitsugaasid. Pärast jahutamist läbivad gaasid tuhakollektori ja pärast lendtuhast puhastamist paisatakse korstnasse.
Tuhakollektoritest põlemiskambrist välja langenud räbu ja lendtuhk transporditakse kanalite kaudu vee abil ning seejärel pumbatakse pumpade abil tuhapuistangusse. Õhk kütuse põletamiseks tarnitakse ventilaatoriga katla õhusoojendisse. Katlast saadud kõrgsurve ja kõrge temperatuuriga ülekuumendatud aur juhitakse aurutorude kaudu auruturbiini, kus see paisub väga madala rõhuni ja läheb kondensaatorisse. Kondensaatoris tekkiv kondensaat võetakse kondensaadipumba poolt ja juhitakse läbi küttekeha õhutusseadmesse. Deaeraator eemaldab kondensaadist õhu ja gaasid. Deaeraator saab ka toorvee, mis on läbinud veetöötlusseadme, et täiendada auru- ja kondensaadikadu. Deaeraatori etteandepaagist pumbatakse toitevesi aurukatla veeökonaiserisse. Heitgaasi auru jahutamiseks mõeldud vesi võetakse jõest ja suunatakse tsirkulatsioonipumba abil turbiini kondensaatorisse. Turbiiniga ühendatud generaatori poolt toodetud elektrienergia suunatakse astmeliste elektritrafode kaudu mööda kõrgepingeülekandeliine tarbijani.
Kaasaegsete soojuselektrijaamade võimsus võib ulatuda 6000 megavatini või rohkem kasuteguriga kuni 40%.
Soojuselektrijaamades saab kasutada ka gaasiturbiine, mis töötavad maagaasil või vedelkütusel. Elektrilise koormuse tippude katmiseks kasutatakse gaasiturbiinelektrijaamu (GTES).
Samuti on kombineeritud tsükliga elektrijaamu, milles elektrijaam koosneb auruturbiinist ja gaasiturbiiniplokist. Nende efektiivsus ulatub 43% -ni.
TPP-de eelis võrreldes hüdroelektrijaamadega on see, et neid saab ehitada kõikjale, mis toob need tarbijale lähemale. Need töötavad peaaegu igat tüüpi fossiilkütustel, nii et neid saab kohandada vastavalt piirkonnas saadaolevale tüübile.
XX sajandi 70ndate keskel. elektrijaamades toodetud elektri osatähtsus moodustas ligikaudu 75% kogutoodangust. NSV Liidus ja USA-s oli see veelgi kõrgem – 80%.
Soojuselektrijaamade peamiseks puuduseks on keskkonna kõrge saastatus süsinikdioksiidiga, samuti suur tuhamägede pindala.
Loe ja kirjuta kasulik
Tänapäeva elu ei kujuta ette ilma elektri ja soojuseta. Meid tänapäeval ümbritsev materiaalne mugavus, aga ka inimmõtte edasine areng on kindlalt seotud elektri leiutamise ja energia kasutamisega.
Inimesed on iidsetest aegadest vajanud majade ehitamiseks, põllumajandusega tegelemiseks ja uute territooriumide arendamiseks jõudu, täpsemalt mootoreid, mis annaksid neile suurema inimjõu.
Püramiidide esimesed akud
Vana-Egiptuse püramiididest on teadlased leidnud patareisid meenutavad anumad. 1937. aastal avastas Saksa arheoloog Wilhelm Koenig Bagdadi lähedal tehtud väljakaevamistel savikannud, mille sees olid vasest silindrid. Need silindrid kinnitati vaigukihiga savianumate põhja.
Esimest korda märgati nähtusi, mida tänapäeval nimetatakse elektriliseks, Vana-Hiinas, Indias ja hiljem Vana-Kreekas. Vana-Kreeka filosoof Thales Miletosest 6. sajandil eKr märkis karusnaha või villaga hõõrutud merevaigu võimet meelitada ligi paberijääke, kohevust ja muid kergeid kehasid. Merevaigu kreekakeelsest nimetusest "elektron" hakati seda nähtust nimetama elektrifitseerimiseks.
Täna pole meil raske villaga hõõrutud merevaigu "saladust" lahendada. Tõepoolest, miks merevaik elektrifitseerib? Selgub, et kui villa hõõruda vastu merevaigu, tekib selle pinnale elektronide liig ja tekib negatiivne elektrilaeng. Me justkui "võtame" villa aatomitelt elektrone ja kanname need merevaigukollasele pinnale. Nende elektronide tekitatud elektriväli tõmbab paberit ligi. Kui merevaigu asemel klaasi võtta, siis siin on näha teistsugune pilt. Klaasi siidiga hõõrudes “eemaldame” selle pinnalt elektronid. Selle tulemusena on klaasil elektronide puudus ja see laeb positiivselt. Seejärel tähistati nende laengute eristamiseks tavapäraselt tänapäevani säilinud märke, miinus ja pluss.
Olles kirjeldanud merevaigu hämmastavaid omadusi poeetilistes legendides, ei jätkanud muistsed kreeklased oma uurimistööd. Järgmist läbimurret vaba energia vallutamisel pidi inimkond ootama palju sajandeid. Kuid kui ta oli veel täiuslik, muutus maailm selle sõna otseses tähenduses. Veel 3. aastatuhandel eKr. inimesed kasutasid purjesid paatide jaoks, kuid alles 7. sajandil. AD leiutas tiibadega tuuliku. Algas tuulegeneraatorite ajalugu. Niilusel, Efratil, Jangtse jõel kasutati vee tõstmiseks vesirattaid ja nende orjad pöörasid neid. Vesirattad ja tuulikud olid peamised mootoritüübid kuni 17. sajandini.
Avastusajastu
Auru kasutamise katsete ajaloos on kirjas paljude teadlaste ja leiutajate nimed. Nii jättis Leonardo da Vinci 5000 lehekülge erinevate seadmete teaduslikke ja tehnilisi kirjeldusi, jooniseid, visandeid.
Gianbattista della Porta uuris veest auru teket, mis oli oluline auru edasiseks kasutamiseks aurumasinates, ning uuris magneti omadusi.
1600. aastal uuris Inglismaa kuninganna Elizabethi õukonnaarst William Gilbert kõike, mis vanarahvastele merevaigu omaduste kohta teadis, ning tegi ise katseid merevaigu ja magnetitega.
Kes leiutas elektri?
Mõiste "elekter" võttis kasutusele inglise loodusteadlane, kuninganna Elizabethi äi William Gilbert. Esimest korda kasutas ta seda sõna oma traktaadis "Magnetist, magnetkehadest ja suurest magnetist - Maast" 1600. aastal. Teadlane selgitas magnetkompassi tegevust ja kirjeldas ka mõningaid elektrifitseeritud kehadega tehtud katseid.
Üldiselt ei kogutud 16.-17. sajandil elektri kohta nii palju praktilisi teadmisi, vaid kõik avastused olid tõeliselt suurte muutuste esilekutsujad. See oli aeg, mil elektrikatseid tegid mitte ainult teadlased, vaid ka apteekrid, arstid ja isegi monarhid.
Prantsuse füüsiku ja leiutaja Denis Papini üks katsetest oli vaakumi tekitamine suletud silindris. 1670. aastate keskel töötas ta Pariisis koos Hollandi füüsiku Christian Huygensiga masina kallal, mis surus silindrist õhu välja, plahvatades selles püssirohu.
1680. aastal tuli Denis Papin Inglismaale ja lõi samast silindrist versiooni, milles sai silindrisse kondenseerunud keeva vee abil täiuslikuma vaakumi. Nii sai ta üle rihmaratta visatud köiega kolvi külge kinnitatud raskust tõsta.
Süsteem toimis näidismudelina, kuid protsessi kordamiseks tuli kogu aparaat lahti võtta ja uuesti kokku panna. Papen mõistis kiiresti, et tsükli automatiseerimiseks tuleb katlas eraldi toota auru. Prantsuse teadlane leiutas kangiga juhitava kaitseklapiga aurukatla.
Aastal 1774 lõi Watt James mitmete katsete tulemusena ainulaadse aurumasina. Mootori töö tagamiseks kasutas ta tsentrifugaalregulaatorit, mis oli ühendatud auru väljalasketoru siibriga. Watt uuris üksikasjalikult auru tööd silindris, konstrueerides selleks esmakordselt indikaatori.
1782. aastal sai Watt paisuaurumasinale Inglise patendi. Ta tutvustas ka esimest võimsusühikut – hobujõudu (hiljem nimetati tema järgi veel üks võimsusühik – vatt). Watt aurumasin sai tänu oma ökonoomsusele laialt levinud ja mängis tohutut rolli üleminekul masinatootmisele.
Itaalia anatoom Luigi Galvani avaldas 1791. aastal teose "Traktaat lihaste liikumise elektrijõududest".
See avastus, 121 aastat hiljem, andis tõuke inimkeha uurimiseks bioelektriliste voolude abil. Haiged elundid leiti nende elektrisignaale uurides. Iga organi (süda, aju) tööga kaasnevad bioloogilised elektrilised signaalid, millel on iga organi jaoks oma vorm. Kui elund on korrast ära, muudavad signaalid oma kuju ning kui võrrelda "terveid" ja "haigeid" signaale, siis selguvad ka haiguse põhjused.
Galvani katsed ajendasid Tessini ülikooli professori Alessandro Volta leiutama uut elektriallikat. Ta andis Galvani katsetele konna ja erinevate metallidega teistsuguse seletuse, tõestas, et Galvani vaadeldud elektrinähtusi seletatakse ainult sellega, et teatud paar erinevat metalli, mis on eraldatud spetsiaalse elektrit juhtiva vedeliku kihiga, toimib elektriliselt. välisahela suletud juhtmete kaudu voolava elektrivoolu allikas. See Volta 1794. aastal välja töötatud teooria võimaldas luua maailma esimese elektrivoolu allika, mida nimetati Volta sambaks.
See oli kahest metallist, vasest ja tsingist koosnev plaatide komplekt, mis olid eraldatud soolalahusesse või leelisesse kastetud vildist vahetükkidega. Volta lõi seadme, mis keemilise energia tõttu on võimeline kehasid elektrifitseerima ja seega säilitama laengute liikumist juhis ehk elektrivoolus. Alandlik Volta nimetas oma leiutise Galvani auks "galvaaniliseks elemendiks" ja sellest elemendist saadud elektrivoolu - "galvaaniliseks vooluks".
Elektrotehnika esimesed seadused
19. sajandi alguses äratasid katsed elektrivooluga erinevate maade teadlaste tähelepanu. 1802. aastal avastas Itaalia teadlane Romagnosi kompassi magnetnõela läbipainde lähedal asuva juhtme kaudu voolava elektrivoolu mõjul. 1820. aastal kirjeldas Taani füüsik Hans Christian Oersted seda nähtust oma raportis üksikasjalikult. Väike, kõigest viieleheküljeline Oerstedi raamat ilmus samal aastal Kopenhaagenis kuues keeles ja avaldas tohutut muljet Oerstedi kolleegidele erinevatest riikidest.
Oerstedi kirjeldatud nähtuse põhjuse selgitas aga esimesena õigesti prantsuse teadlane Andre Marie Ampere. Selgus, et vool aitab kaasa magnetvälja tekkimisele juhis. Ampere'i üks olulisemaid saavutusi oli see, et ta oli esimene, kes ühendas kaks varem eraldatud nähtust - elektri ja magnetismi - ühe elektromagnetismi teooriaga ning tegi ettepaneku käsitleda neid ühe loodusprotsessi tulemuseks.
Oerstedi ja Ampere’i avastustest inspireerituna soovitas teine teadlane, inglane Michael Faraday, et magnetile ei saa mõjuda mitte ainult magnetväli, vaid ka vastupidi – liikuv magnet avaldab mõju juhile. Katsete seeria kinnitas seda hiilgavat oletust – Faraday saavutas, et liikuv magnetväli tekitas juhis elektrivoolu.
Hiljem oli see avastus aluseks kolme elektrotehnika põhiseadme - elektrigeneraatori, elektritrafo ja elektrimootori - loomisele.
Elektri kasutamise esialgne periood
Elektri abil valgustamise algallikaks oli Peterburi meditsiini- ja kirurgiaakadeemia professor Vassili Vladimirovitš Petrov. Elektrivoolust põhjustatud valgusnähtusi uurides tegi ta 1802. aastal oma kuulsa avastuse – elektrikaare, millega kaasnes ereda kuma ja kõrge temperatuur.
Ohvrid teadusele
Vene teadlane Vassili Petrov, kes kirjeldas 1802. aastal esimesena maailmas elektrikaare fenomeni, ei säästnud end katseid tehes. Sel ajal polnud veel selliseid seadmeid nagu ampermeeter või voltmeeter ning Petrov kontrollis akude kvaliteeti sõrmedes elektrivoolu katsudes. Nõrkade hoovuste tunnetamiseks lõikas teadlane oma sõrmeotstest naha pealmise kihi ära.
Petrovi vaatlused ja elektrikaare omaduste analüüs moodustasid aluse elektrikaarelampide, hõõglampide ja palju muu loomisele.
1875. aastal loob Pavel Nikolajevitš Yablochkov elektriküünla, mis koosneb kahest vertikaalselt ja üksteisega paralleelselt asetsevast söevardast, mille vahel on kaoliinist (savist) valmistatud isolatsioon. Et põlemine kestaks kauem, asetati ühele küünlajalale neli küünalt, mis põlesid järjest.
Omakorda soovitas Aleksander Nikolajevitš Lodõgin 1872. aastal kasutada süsinikelektroodide asemel hõõgniiti, mis elektrivoolu voolamisel eredalt helendab. 1874. aastal sai Lodygin patendi süsinikvardaga hõõglambi leiutamiseks ja Teaduste Akadeemia iga-aastase Lomonossovi auhinna. Seade patenteeriti ka Belgias, Prantsusmaal, Suurbritannias, Austria-Ungaris.
1876. aastal lõpetas Pavel Yablochkov 1875. aastal alustatud elektriküünla disaini väljatöötamise ning sai 23. märtsil Prantsuse patendi, mis sisaldas küünla lühikirjeldust selle algkujul ja nende vormide kujutist. "Yablochkovi küünal" osutus lihtsamaks, mugavamaks ja odavamaks kasutamiseks kui A. N. Lodygini lamp. "Vene valguse" nime all kasutati Yablochkovi küünlaid hiljem tänavavalgustusena paljudes maailma linnades. Yablochkov pakkus välja ka esimesed praktiliselt kasutatavad avatud magnetsüsteemiga vahelduvvoolutrafod.
Samal ajal, 1876. aastal, ehitati Venemaal esimene elektrijaam Sormovo masinaehitustehases, selle eellane ehitati 1873. aastal Belgia-Prantsuse leiutaja Z.T. juhtimisel. Gram tehase valgustussüsteemi, nn plokkjaama toiteks.
1879. aastal asutasid Vene elektriinsenerid Jablotškov, Lodõgin ja Tšikolev koos mitmete teiste elektriinseneride ja füüsikutega Venemaa Tehnikaühingu koosseisus spetsiaalse elektrotehnika osakonna. Osakonna ülesandeks oli elektrotehnika arengu edendamine.
Juba 1879. aasta aprillis valgustasid elektrilaternad esimest korda Venemaal silda – Aleksander II silda (praegu Liteinõi sild) Peterburis. Osakonna abiga juurutati Liteiny sillal Venemaal esimene elektrivälise välisvalgustuse paigaldamine (Jablochkovi kaarlampidega arhitekt Kavose valmistatud lampides), mis pani aluse kohalike kaarlampide valgustussüsteemide loomisele. avalikud hooned Peterburis, Moskvas ja teistes suurtes linnades. Silla elektrivalgustus, mille korraldas V.N. Tšikolev, kus põles 112 gaasijoa asemel 12 Jablotškovi küünalt, töötas vaid 227 päeva.
Pirotski tramm
Elektritrammivagun leiutas Fjodor Apollonovitš Pirotski 1880. aastal. Esimesed trammiliinid Peterburis rajati alles 1885. aasta talvel Neeva jääle Mytninskaja muldkeha piirkonda, kuna ainult hobutrammiteede omanikel oli õigus kasutada tänavaid reisijateveoks. - hobuste abil liikunud raudteetransport.
80ndatel ilmusid esimesed keskjaamad, need olid otstarbekamad ja säästlikumad kui plokkjaamad, kuna varustasid paljusid ettevõtteid korraga elektriga.
Sel ajal olid peamised elektritarbijad valgusallikad - kaarlambid ja hõõglambid. Esimesed Peterburi elektrijaamad asusid algul Moika ja Fontanka jõe kaide ääres lodjatel. Iga jaama võimsus oli ligikaudu 200 kW.
Maailma esimene keskjaam pandi tööle 1882. aastal New Yorgis, selle võimsus oli 500 kW.
Moskvas ilmus elektrivalgustus esmakordselt 1881. aastal, juba 1883. aastal valgustasid Kremli elektrilambid. Spetsiaalselt selleks ehitati mobiilne elektrijaam, mida teenindas 18 vedurit ja 40 dünamo. Esimene statsionaarne linnaelektrijaam ilmus Moskvasse 1888. aastal.
Me ei tohi unustada mittetraditsioonilisi energiaallikaid.
Moodsate horisontaalteljeliste tuuleparkide eelkäija oli 100 kW võimsusega ja ehitati 1931. aastal Jaltas. Sellel oli 30 meetri kõrgune torn. 1941. aastaks ulatus tuuleelektrijaamade ühikvõimsus 1,25 MW-ni.
GOELRO plaan
Elektrijaamad loodi Venemaal 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses, kuid elektri- ja soojusenergia kiire kasv 20. sajandi 20. aastatel pärast vastuvõtmist V. I. ettepanekul. Lenini plaan GOELRO (Venemaa riiklik elektrifitseerimine).
22. detsembril 1920 arutas ja kinnitas VIII Ülevenemaaline Nõukogude Kongress Venemaa elektrifitseerimise riiklikku plaani - GOELRO, mille koostas komisjon, mille esimees oli G.M. Kržižanovski.
GOELRO plaan pidi ellu viima kümne kuni viieteistkümne aasta jooksul ja selle tulemuseks oli "riigi suure tööstusmajanduse" loomine. Sellel otsusel oli riigi majandusarengu jaoks suur tähtsus. Pole asjata, et Venemaa energeetikud tähistavad oma ametipüha 22. detsembril.
Kavas pöörati palju tähelepanu kohalike energiaressursside (turvas, jõevesi, kohalik kivisüsi jne) kasutamise probleemile elektri tootmiseks.
8. oktoobril 1922. aastal toimus Petrogradi esimese turbaelektrijaama Utkina Zavodi jaama ametlik käivitamine.
Esimene CHP Venemaal
Kõige esimene soojuselektrijaam, mis ehitati 1922. aastal GOELRO plaani järgi, kandis nime Utkina Zavod. Käivitamise päeval nimetasid pidulikul koosolekul osalejad selle ümber "Punaseks oktoobriks" ja selle nime all töötas see kuni 2010. aastani. Täna on see PJSC TGC-1 Pravoberežnaja CHPP.
1925. aastal käivitati turbal töötav Šaturskaja elektrijaam, samal aastal hakati Kashirskaja elektrijaamas välja töötama uut tehnoloogiat söe põletamiseks Moskva lähedal tolmu kujul.
Venemaa kaugkütte alguse päevaks võib pidada 25. novembrit 1924 – siis hakkas tööle esimene avalikuks kasutamiseks mõeldud soojatoru HEJ-3 majas number üheksakümmend kuus Fontanka jõe kaldal. Elektrijaam nr 3, mis varustati ümber soojuse ja elektri koostootmiseks, on esimene elektri ja soojuse koostootmisjaam Venemaal ning Leningrad on teerajaja kaugkütte vallas. Elamu tsentraliseeritud soojaveevarustus toimis katkestusteta ning aasta hiljem hakkas HEJ-3 sooja veega varustama endist Obuhhovi haiglat ja Kazatši alal asuvaid vanne. 1928. aasta novembris ühendati Marsiväljal asuv endise Pavlovski kasarmu hoone riigi elektrijaama nr 3 soojusvõrkudega.
1926. aastal pandi tööle võimas Volhovskaja SEJ, mille energiaga varustati Leningradi 130 km pikkuse 110 kV ülekandeliini kaudu.
XX sajandi tuumaenergia
20. detsembril 1951 tootis tuumareaktor esimest korda ajaloos kasutatavas koguses elektrit – praeguses USA energeetikaministeeriumi INEELi riiklikus laboris. Reaktor on arendanud piisavalt võimsust, et süüdata neli lihtsat 100-vatist lambipirni. Pärast teist katset järgmisel päeval "jäädvustasid" 16 osalenud teadlast ja inseneri oma ajaloolist saavutust, kirjutades oma nimed kriidiga generaatori betoonseinale.
Nõukogude teadlased hakkasid esimesi projekte aatomienergia rahumeelseks kasutamiseks välja töötama 1940. aastate teisel poolel. Ja 27. juunil 1954 käivitati Obniski linnas esimene tuumaelektrijaam.
Esimese tuumaelektrijaama käivitamine tähistas energeetikas uue suuna avamist, mida tunnustati 1. rahvusvahelisel aatomienergia rahuotstarbelise kasutamise teadus- ja tehnikakonverentsil (august 1955, Genf). Kahekümnenda sajandi lõpuks oli maailmas juba üle 400 tuumaelektrijaama.
Kaasaegne energia. XX sajandi lõpp
20. sajandi lõppu iseloomustasid mitmesugused sündmused, mis olid seotud nii uute jaamade ehitustempo, taastuvate energiaallikate arendamise alguse kui ka esimeste probleemide esilekerkimisega moodustunud hiiglaslikust globaalsest energiasüsteemist ning püüab neid lahendada.
Teadvusekaotus
Ameeriklased nimetavad ööd vastu 13. juulit 1977 "hirmu ööks". Siis toimus New Yorgi elektrivõrkudes oma suuruse ja tagajärgede poolest tohutu õnnetus. Elektriliini välgulöök katkestas 25 tunniks elektrienergia New Yorki ja jättis 9 miljonit elanikku elektrita. Tragöödiaga kaasnes finantskriis, milles suurlinnas valitses, ebatavaliselt kuum ilm ja enneolematult lokkav kuritegevus. Pärast elektrikatkestust ründasid moekaid linnaosasid vaeste kvartalite jõugud. Arvatakse, et pärast neid kohutavaid sündmusi New Yorgis hakati elektrienergiatööstuse õnnetuste puhul laialdaselt kasutama elektrikatkestuse mõistet.
Kuna tänapäevane kogukond sõltub üha enam elektrist, põhjustavad elektriõnnetused ettevõtetele, kogukondadele ja valitsustele märkimisväärset kahju. Õnnetuse ajal kustuvad valgustusseadmed, ei tööta liftid, foorid, metroo. Elutähtsates rajatistes (haiglad, sõjaväerajatised jne) kasutatakse elektrisüsteemide õnnetuste ajal elu toimimiseks autonoomseid toiteallikaid: akusid, generaatoreid. Statistika näitab õnnetuste märkimisväärset kasvu 90ndatel. XX - XXI sajandi algus.
Neil aastatel jätkus alternatiivenergia areng. 1985. aasta septembris toimus NSV Liidu esimese päikeseelektrijaama generaatori prooviliitmine võrguga. NSV Liidu esimese Krimmi SES-i projekt loodi 80ndate alguses Atomteploelektroproekt Instituudi Riia filiaalis, kus osalesid veel kolmteist NSVL energeetika- ja elektrifitseerimisministeeriumi projekteerimisorganisatsiooni. Jaam võeti täielikult kasutusele 1986. aastal.
1992. aastal hakati ehitama maailma suurimat hüdroelektrijaama, Hiinas Jangtse jõel asuvat Three Gorges. Jaama võimsus on 22,5 GW. Hüdroelektrijaama survestruktuurid moodustavad suure reservuaari pindalaga 1045 km², kasuliku võimsusega 22 km³. Veehoidla loomisel ujutati üle 27 820 hektarit haritavat maad, ümber asustati umbes 1,2 miljonit inimest. Wanxiani ja Wushani linnad jäid vee alla. Ehituse täielik lõpetamine ja kasutuselevõtt toimus 04.07.2012.
Energiaareng on lahutamatu keskkonnareostusega seotud probleemidest. 1997. aasta detsembris võeti Kyotos (Jaapan) lisaks ÜRO kliimamuutuste raamkonventsioonile vastu Kyoto protokoll. See kohustab arenenud riike ja üleminekumajandusega riike aastatel 2008–2012 kasvuhoonegaaside heitkoguseid vähendama või stabiliseerima võrreldes 1990. aastaga. Protokolli allkirjastamise periood algas 16. märtsil 1998 ja lõppes 15. märtsil 1999. aastal.
26. märtsi 2009 seisuga on protokolli ratifitseerinud 181 maailma riiki (need riigid annavad kokku üle 61% maailma heitkogustest). Märkimisväärne erand selles loendis on Ameerika Ühendriigid. Protokolli esimene rakendusperiood algas 1. jaanuaril 2008 ja kestab viis aastat kuni 31. detsembrini 2012, pärast mida loodetakse selle asendada uue lepinguga.
Kyoto protokoll oli esimene ülemaailmne keskkonnakaitseleping, mis põhines turupõhisel regulatiivsel mehhanismil – kasvuhoonegaaside heitkogustega kauplemise rahvusvahelisel mehhanismil.
21. sajandist või õigemini 2008. aastast sai Venemaa energiasüsteemi maamärk, aastal eksisteerinud Venemaa energeetikaettevõte Venemaa energeetika ja elektrifitseerimise avatud aktsiaselts "UES of Russia" (OJSC RAO "UES of Russia"). 1992-2008, likvideeriti. Ettevõte ühendas peaaegu kogu Venemaa energiasektori ning oli Venemaa tootmis- ja energiatransporditurul monopol. Selle asemele kerkisid riiklikud loomulikud monopoliettevõtted, samuti erastati tootmis- ja müügiettevõtted.
21. sajandil jõuab Venemaal elektrijaamade ehitamine uuele tasemele, algab auru-gaasi tsükli kasutamise ajastu. Venemaa aitab üles ehitada uusi tootmisvõimsusi. 28. septembril 2009 algas Adleri soojuselektrijaama ehitus. Jaam luuakse kombineeritud tsükliga jaama 2 jõuallika baasil koguvõimsusega 360 MW (soojusvõimsus - 227 Gcal / h) efektiivsusega 52%.
Auru-gaasi tsükli kaasaegne tehnoloogia tagab kõrge efektiivsuse, madala kütusekulu ja atmosfääri kahjulike heitmete taseme vähendamise keskmiselt 30% võrreldes traditsiooniliste auruelektrijaamadega. Tulevikus peaks TPP saama mitte ainult soojuse ja elektri allikaks 2014. aasta taliolümpiamängude rajatiste jaoks, vaid ka oluliseks panuseks Sotši ja sellega piirnevate piirkondade energiabilanssi. TPP on kaasatud Venemaa Föderatsiooni valitsuse poolt heaks kiidetud olümpiarajatiste ehitamise ja Sotši kui mägise kliimakuurordi arendamise programmi.
24. juunil 2009 pandi Iisraelis tööle esimene päikese-gaasi hübriidelektrijaam. See ehitati 30 päikesehelkurist ja ühest "lille" tornist. Et süsteem töötaks 24 tundi ööpäevas, saab see ööpimeduses lülituda gaasiturbiinile. Paigaldus võtab suhteliselt vähe ruumi ja seda saab kasutada kaugemates piirkondades, mis ei ole ühendatud tsentraalsete elektrisüsteemidega.
Uued hübriidelektrijaamades kasutatavad tehnoloogiad levivad tasapisi üle kogu maailma, mistõttu on kavas Türki rajada hübriidelektrijaam, mis hakkab üheaegselt töötama kolmel taastuval energiaallikal - tuule-, maagaas- ja päikeseenergial.
Alternatiivne elektrijaam on projekteeritud nii, et kõik selle komponendid täiendavad üksteist, mistõttu Ameerika spetsialistid nõustusid, et tulevikus on sellistel jaamadel kõik võimalused muutuda konkurentsivõimeliseks ja tarnida elektrit mõistliku hinnaga.
Laadimine ...