Найперша центральна електростанція, The Pearl Street, була здана в експлуатацію 4 вересня 1882 року в Нью-Йорку. Станцію було побудовано за підтримки Edison Illuminating Company, яку очолював Томас Едісон. На ній було встановлено кілька генераторів Едісона загальною потужністю понад 500 кВт. Станція постачала електроенергією цілий район Нью-Йорка площею близько 2,5 квадратних кілометрів. Станція згоріла вщент у 1890 році, збереглася лише одна динамо-машина, яка зараз знаходиться в музеї Greenfield Village, Мічиган.
30 вересня 1882 року запрацювала перша гідроелектростанція the Vulcan Street у штаті Вісконсін. Автором проекту був Г.Д. Роджерс, голова компанії Appleton Paper & Pulp. На станції було встановлено генератор потужністю приблизно 12.5 кВт. Електрики вистачало на будинок Роджерса та на дві його паперові фабрики.
Електростанція Gloucester Road. Брайтон був одним з перших міст у Великій Британії з безперервним електропостачанням. У 1882 році Роберт Хаммонд заснував компанію Hammond Electric Light, а 27 лютого 1882 року він відкрив електростанцію Gloucester Road. Станція складалася з динамо щітки, яка використовувалася, щоб привести в дію шістнадцять дугових ламп. 1885 року електростанція Gloucester була куплена компанією Brighton Electric Light. Пізніше на цій території була побудована нова станція, що складається з трьох динамо щіток з 40 лампами.
Електростанція Зимового палацу
У 1886 році в одному з внутрішніх дворів Нового Ермітажу, який з тих пір зветься Електродвір, було побудовано електростанцію за проектом техніку палацового управління, Василя Леонтійовича Пашкова. Ця електростанція була найбільшою в Європі протягом 15 років.
Машинний зал електростанції у Зимовому палаці. 1901 р.
Спочатку для освітлення Зимового палацу використовувалися свічки, а з 1861 стали використовуватися газові світильники. Однак очевидні переваги електроламп спонукали фахівців шукати можливості заміни газового освітлення в будинках Зимового палацу та прилеглих до нього будинках Ермітажу.
Інженер Василь Леонтійович Пашков запропонував як експеримент використовувати електрику для освітлення палацових зал під час різдвяних та новорічних свят 1885 року.
9 листопада 1885 року проект будівництва «фабрики електрики» схвалено імператором Олександром ІІІ. Проект передбачав електрифікацію Зимового палацу, будівель Ермітажу, дворової та прилеглої території протягом трьох років до 1888 року.
Роботу було доручено Василю Пашкову. Щоб унеможливити вібрацію будівлі від роботи парових машин, розміщення електростанції передбачили в окремому павільйоні зі скла та металу. Він був у другому дворі Ермітажу, відтоді званому «Електричним».
Будівля станції займала площу 630 м², складалася з машинного відділення з 6 котлами, 4 паровими машинами та 2 локомобілями та приміщення з 36 електричними динамо-машинами. Загальна потужність сягала 445 к.с. Першими висвітлили частину парадних приміщень: Аванзал, Петровський, Великий фельдмаршальський, Гербовий, Георгіївський зали та влаштували зовнішню ілюмінацію. Було запропоновано три режими освітлення: повне (святкове) включати п'ять разів на рік (4888 ламп розжарювання та 10 свічок Яблочкова); робоче – 230 ламп розжарювання; чергове (нічне) – 304 лампи розжарювання. Станція споживала близько 30 тис. пудів (520 т) вугілля на рік.
Головним постачальником електротехнічного обладнання була фірма «Сіменс та Гальське» – найбільша електротехнічна компанія на той час.
Мережа електростанції постійно розширювалася і до 1893 року вона становила вже 30 тисяч ламп розжарювання та 40 дугових ламп. Було освітлено не лише будівлі палацового комплексу, а й Палацова площа з будинками, що знаходяться на ній.
Створення електростанції Зимового палацу стало наочним прикладом можливості створення потужного та економічного джерела електроенергії, яке здатне живити велику кількість споживачів.
Система електроосвітлення Зимового палацу та будівель Ермітажу була переключена на міську електромережу після 1918 року. А будівля електростанції Зимового палацу проіснувала до 1945 року, після чого була розібрана.
16 липня 1886 р. у Санкт-Петербурзі зареєстровано промислово-комерційне «Товариство електричного освітлення». Цю дату прийнято вважати датою заснування першої російської енергосистеми. Серед засновників були «Сіменс та Гальське», «Дойче Банк» та російські банкіри. З 1900 р. компанія має ім'я «Товариство електричного освітлення 1886 р.». Мета компанії позначалася відповідно до інтересів головного засновника Карла Федоровича Сіменса: «Для освітлення електрикою вулиць, фабрик, заводів, магазинів та інших місць і приміщень» [Статут..., 1886 р., з. 3]. Суспільство мало кілька відділень у різних містах країни та зробило дуже великий внесок у розвиток електричної сфери економіки Росії.
Більшості населення Росії та інших країн колишнього СРСР відомо, що широкомасштабна електрифікація країни пов'язана з реалізацією плану Державної Електрифікації Росії (ГоЕлРо) прийнятому 1920 року.
Заради справедливості, слід зазначити, що розробка цього плану відноситься ще до часу напередодні Першої Світової Війни, яка, власне, і завадила тоді його ухваленню.
Електроенергія сприяла розвитку прогресу, вона є ключовим чинником у функціонуванні будь-якого напряму народного господарства. Сьогодні використовується повсюдно, воно стало природним і звичним явищем для кожної людини, проте так не завжди. Коли ж з'явилася перша електростанція у Росії, тобто "фабрика, що виробляє електричну енергію"?
Початок розвитку електроенергетики
Існує хибна думка про появу електричної енергії в країні лише після приходу більшовиків, підписаної декретом Леніна «Про електрифікацію». Але перші електростанції у Росії були побудованізадовго до виникнення СРСР. Ще в 1879 році, за правління імператора Олександра II (дідуся Миколи II) в Північній Москвібула. Це була невелика установка, її призначення було висвітлювати Ливарний міст, проект був реалізований під керівництвом інженера П. Яблочкова. Через деякий час аналогічна електростанція будується в Москві, вона забезпечувала освітлення Луб'янського пасажу. Через 5 років такі станції розташовувалися у багатьох великих містах Російської імперії, вони функціонували на твердому паливі та були здатні виробляти електроенергію для освітлення.
Гідроелектростанції - розвиток прогресу
Одночасно стали проектувати установки, здатні виробляти електроенергію, використовуючи для цього природні стихії. Де була побудована перша електростанція у Росії, що переробляє енергію руху води на електрику? Перша станція була побудована також в , вона розташовувалась на річці Охта і мала малу за сучасними мірками потужність, всього 350 кінських сил. Найбільш потужна гідроелектростанція була побудована 1903 року на річці Підкумці біля Єсентуків. Її потужності було достатньо для освячення довколишніх міст: П'ятигорська, Залізноводська, Кисловодська.
Будівництво електростанції в Росії – основне призначення
Початок XX століття принесли у світ серйозні зміни, індустріалізація, машинобудування вимагали багато споживаної електроенергії. Будівництво електростанційстало важливою складовою розвитку технічного прогресу, зокрема у таких галузях:
- Машинобудування;
- Чорна та кольорова металургія;
- ІТ-технології;
- Транспортна інфраструктура.
Загалом, без електрики та станцій, що його виробляють, наш світ не був би таким, яким ми його звикли бачити.
Будівництво АЕС у РФ
На сьогоднішній день найдешевшим і найдоступнішим видом електроенергії залишається . Використання ланцюгової ядерної реакції дозволяє виробляти колосальні обсяги теплової енергії, яку переробляють на електрику. Достовірно відомо, коли з'явилася перша електростанціяна території сучасної Росії, що працює на атомній енергії. У 1954 році радянські вчені на чолі з академіком Курчатовим реалізували проект зі створення «мирного атома», будівництво Обнінської АЕС пройшло рекордно стислі терміни.
Потужність першого реактора була незначною, всього 5МВт, для порівняння найпотужніша із сучасних електростанцій Касівадзакі-Каріва виробляє 8122МВТ.
На території Росії здійснюється повноцінний цикл, від видобутку та переробки урану, до будівництва, подальшої експлуатації АЕС та утилізації відходів виробництва.
Подальші перспективи розвитку галузі
Потреба в електроенергії з кожним роком зростає, відповідно до збільшення споживання має пропорційно зростати обсяги виробництва електрики. Для цих цілей будуються нові та модернізуються вже існуючі електростанції.
Крім вже існуючих станцій, починають з'являтися нові екологічно безпечні проекти, які забезпечують населення необхідною енергією.
Великий потенціал і станцій, а також використання енергії припливів і відливів. Щороку у світі з'являються нові винаходи, що забезпечують нові джерела електрики, що, відповідно, сприяє подальшому розвитку прогресу.
Роль Росії у світовому розвитку та будівництві електростанцій
Країна стояла біля витоків розвитку цієї галузі, нерідко кілька років випереджаючи найближчих конкурентів у цьому напрямі, саме США. Так, перша закордонна АЕС з'явилася лише 1958 року, тобто через 4 роки після успішної реалізації проекту радянськими вченими та інженерами. Сьогодні Росія є одним із основних виробників електроенергії у світі, а також успішно реалізовує проекти з будівництва атомних ректорів у багатьох країнах світу. Доцільність будівництва такої станції актуальна лише у разі великого промислового потенціалу, реалізація проекту потребує значних витрат, окупність становить часом кілька десятиліть, враховуючи безперебійної експлуатації. Теплові станції вимагають постійних джерел палива, а гідроелектростанції наявність великої водної артерії.
Визначення ТЕС, типи та характеристики ТЕС. класифікація ТЕС
Визначення ТЕС, типи та характеристики ТЕС. класифікація ТЕС, влаштування ТЕС
Визначення
Градирня
Характеристики
Класифікація
Теплоелектроцентраль
Пристрій міні-ТЕЦ
Призначення міні-ТЕЦ
Використання тепла міні-ТЕЦ
Паливо для міні-ТЕЦ
Міні-ТЕЦ та екологія
Газотурбінний двигун
Парогазова установка
Принцип дії
Переваги
Розповсюдження
Конденсаційна електростанція
Історія
Принцип роботи
Основні системи
Вплив на довкілля
Сучасний стан
Верхньоагільська ДРЕС
Каширська ДРЕС
Псковська ДРЕС
Ставропольська ДРЕС
Смоленська ДРЕС
Теплова електростанція це(або теплова електростанція) - електростанція, що виробляє електричну енергію за рахунок перетворення хімічної енергії палива в механічну енергію обертання валу електрогенератора.
Основними вузлами теплоелектростанції є:
Двигуни - силові агрегати теплоелектростанції
Електрогенератори
Теплообмінники теплоелектростанції
Градирні.
Градирня
Гради́рня (нім. gradieren – згущувати соляний розчин; спочатку градирні служили для видобутку солі випарюванням) – пристрій для охолодження великої кількості води спрямованим потоком атмосферного повітря. Іноді градирні називають охолоджувальними вежами.
В даний час градирні переважно застосовуються в системах оборотного водопостачання для охолодження теплообмінних апаратів (як правило, на теплових електростанціях, ТЕЦ). У цивільному будівництві градирні використовуються при кондиціонуванні повітря, наприклад для охолодження конденсаторів холодильних установок, охолодження аварійних електрогенераторів. У промисловості градирні використовуються для охолодження холодильних машин, машин-формувальників пластичних мас при хімічному очищенні речовин.
Процес охолодження відбувається рахунок випаровування частини води при стіканні її тонкою плівкою чи краплями по спеціальному зрошувачу, вздовж якого у протилежному русі води напрямку подається потік повітря. При випаровуванні 1 % води температура залишилася знижується на 5,48 °C.
Як правило, градирні використовують там, де немає можливості використовувати для охолодження великі водоймища (озера, моря). Крім того, даний спосіб охолодження екологічно чистіший.
Простою та дешевою альтернативою градирням є бризкальні басейни, де вода охолоджується простим розбризкуванням.
Характеристики
Основний параметр градирні – величина щільності зрошення – питома величина витрати води на 1 м² площі зрошення.
Основні конструктивні параметри градирень визначаються техніко-економічним розрахунком в залежності від об'єму і температури води, що охолоджується, і параметрів атмосфери (температури, вологості і т. д.) в місці установки.
Використання градирень у зимовий час, особливо в суворих кліматичних умовах, може бути небезпечним через ймовірність обмерзання градирні. Відбувається це найчастіше там, де відбувається зіткнення морозного повітря з невеликою кількістю теплої води. Для запобігання обмерзанню градирні і, відповідно, виходу її з ладу слід забезпечувати рівномірний розподіл води, що охолоджується, по поверхні зрошувача і стежити за однаковою щільністю зрошення на окремих ділянках градирні. Нагнітальні вентилятори теж часто зазнають зледеніння через неправильне використання градирні.
Класифікація
Залежно від типу зрошувача, градирні бувають:
плівкові;
краплинні;
бризкальні;
За способом подачі повітря:
вентиляторні (тяга створюється вентилятором);
баштові (тяга створюється за допомогою високої витяжної вежі);
відкриті (атмосферні), що використовують силу вітру та природну конвекцію під час руху повітря через зрошувач.
Вентиляторні градирні найбільш ефективні з технічної точки зору, оскільки забезпечують більш глибоке та якісне охолодження води, витримують великі питомі теплові навантаження (проте вимагають витрат електричної енергії для вентиляторів).
Типи
Котлотурбінні електростанції
Конденсаційні електростанції (ДРЕС)
Теплоелектроцентралі (теплофікаційні електростанції, ТЕЦ)
Газотурбінні електростанції
Електростанції на базі парогазових установок
Електростанції на основі поршневих двигунів
З запаленням від стиснення (дизель)
З запаленням від іскри
Комбінованого циклу
Теплоелектроцентраль
Теплоелектроцентраль (ТЕЦ) - різновид теплової електростанції, яка виробляє не тільки електроенергію, але і є джерелом теплової енергії в централізованих системах теплопостачання (у вигляді пари та гарячої води, у тому числі й для забезпечення гарячого водопостачання та опалення житлових та промислових об'єктів). Як правило, ТЕЦ має працювати за теплофікаційним графіком, тобто вироблення електричної енергії залежить від вироблення теплової енергії.
При розміщенні ТЕЦ враховується близькість споживачів тепла у вигляді гарячої води та пари.
Міні-ТЕЦ
Міні-ТЕЦ – мала теплоелектроцентраль.
Пристрій міні-ТЕЦ
Міні-ТЕЦ – це теплосилові установки, що служать для спільного виробництва електричної та теплової енергії в агрегатах одиничною потужністю до 25 МВт, незалежно від виду обладнання. В даний час знайшли широке застосування в зарубіжній та вітчизняній теплоенергетиці такі установки: протитискові парові турбіни, конденсаційні парові турбіни з відбором пари, газотурбінні установки з водяною або паровою утилізацією теплової енергії, газопоршневі, газодизельні та дизельні агрегати з утилізацією теплової енергії. Термін когенераційні установки використовується як синонім термінів міні-ТЕЦ і ТЕЦ, однак він є ширшим за значенням, оскільки передбачає сумісне виробництво (co - спільне, generation - виробництво) різних продуктів, якими можуть бути, як електрична і теплова енергія, так та інші продукти, наприклад, теплова енергія та вуглекислий газ, електрична енергія та холод і т. д. Фактично термін тригенерація, що передбачає виробництво електроенергії, теплової енергії та холоду також є окремим випадком когенерації. Відмінною особливістю міні-ТЕЦ є економічніше використання палива для вироблених видів енергії в порівнянні з загальноприйнятими роздільними способами їх виробництва. Це з тим, що електроенергія у масштабах країни виробляється переважно у конденсаційних циклах ТЕС і АЕС, мають електричний ККД лише на рівні 30-35 % за відсутності теплового споживача. Фактично такий стан справ визначається співвідношенням електричних і теплових навантажень населених пунктів, що їх склалися, їх різним характером зміни протягом року, а також неможливістю передавати теплову енергіювеликі відстані на відміну електричної енергії.
Модуль міні-ТЕЦ включає газопоршневий, газотурбінний або дизельний двигун, генератор електроенергії, теплообмінник для утилізації тепла від води при охолодженні двигуна, олії та вихлопних газів. До міні-ТЕЦ зазвичай додають водогрійний котел для компенсації теплового навантаження в пікові моменти.
Призначення міні-ТЕЦ
Основне призначення міні-ТЕЦ є вироблення електричної та теплової енергії з різних видівпалива.
Концепція будівництва міні-ТЕЦ у безпосередній близькості до споживача має низку переваг (у порівнянні з великими ТЕЦ):
дозволяє уникнути витрат на будівництво дорогих та небезпечних високовольтних ліній електропередач (ЛЕП);
виключаються втрати під час передачі енергії;
відпадає необхідність фінансових витрат на виконання технічних умов на підключення до мереж
централізованого електропостачання;
безперебійне постачання електроенергією споживача;
електропостачання якісною електроенергією, дотримання заданих значень напруги та частоти;
можливо, отримання прибутку.
У світі будівництво міні-ТЕЦ набирає обертів, переваги очевидні.
Використання тепла міні-ТЕЦ
Значну частину енергії згоряння палива під час вироблення електроенергії становить теплова енергія.
Існує варіанти використання тепла:
безпосереднє використання теплової енергії кінцевими споживачами (когенерація);
гаряче водопостачання (ГВП), опалення, технологічні потреби (пар);
часткове перетворення теплової енергії на енергію холоду (тригенерація);
холод виробляється абсорбційною холодильною машиною, що споживає не електричну, а теплову енергію, що дає можливість досить ефективно використовувати тепло влітку для кондиціонування приміщень або технологічних потреб;
Паливо для міні-ТЕЦ
Види палива, що використовується
газ: природний газ магістральний, природний газ скраплений та інші горючі гази;
рідке паливо: нафту, мазут, дизельне паливо, біодизель та інші горючі рідини;
тверде паливо: вугілля, деревина, торф та інші різновиди біопалива.
Найбільш ефективним і недорогим паливом у Росії є магістральний природний газ, а також попутний газ.
Міні-ТЕЦ та екологія
Використання в практичних цілях відпрацьованого тепла двигунів електростанцій є відмінною особливістю міні-ТЕЦ і носить назву когенерація (теплофікація).
Комбіноване виробництво енергії двох видів на міні-ТЭЦ сприяють набагато більш екологічному використанню палива в порівнянні з роздільним виробленням електроенергії та теплової енергії на котельних установках.
Заміна котелень, що нераціонально використовують паливо та забруднюють атмосферу міст і селищ, міні-ТЕЦ сприяє не тільки значній економії палива, а й підвищенню чистоти повітряного басейну, поліпшенню загального екологічного стану.
Джерело енергії для газопоршневих та газотурбінних міні-ТЕЦ, як правило, природний газ. Природний або попутний газ органічне паливо, що не забруднює атмосферу твердими викидами
Газотурбінний двигун
Газотурбінний двигун (ГТД, ТРД) - тепловий двигун, в якому газ стискається та нагрівається, а потім енергія стисненого та нагрітого газу перетворюється на механічну роботу на валу газової турбіни. На відміну від поршневого двигуна, в ВМД процеси відбуваються в потоці газу, що рухається.
Стиснене атмосферне повітря з компресора надходить у камеру згоряння, туди ж подається паливо, яке, згоряючи, утворює велику кількість продуктів згоряння під високим тиском. Потім у газовій турбіні енергія газоподібних продуктів згоряння перетворюється на механічну роботу рахунок обертання струменем газу лопаток, частина якої витрачається на стиск повітря в компресорі. Решта роботи передається на агрегат, що наводиться. Робота, яку споживає цей агрегат, є корисною роботою ВМД. Газотурбінні двигуни мають найбільшу питому потужність серед ДВЗ, до 6 кВт/кг.
Найпростіший газотурбінний двигун має лише одну турбіну, яка наводить компресор і водночас є джерелом корисної потужності. Це накладає обмеження на режими роботи двигуна.
Іноді двигун виконується багатовальним. У цьому випадку є кілька послідовних турбін, кожна з яких наводить свій вал. Турбіна високого тиску(перша після камери згоряння) завжди наводить компресор двигуна, а наступні можуть наводити як зовнішнє навантаження (гвинти вертольота або корабля, потужні електрогенератори і т.д.), так і додаткові компресори самого двигуна, розташовані перед основним.
Перевага багатовального двигуна в тому, що кожна турбіна працює при оптимальній кількості обертів та навантаженні. При навантаженні, що приводиться від валу одновального двигуна, була б дуже погана прийомистість двигуна, тобто здатність до швидкого розкручування, так як турбіні потрібно поставляти потужність і для забезпечення двигуна великою кількістю повітря (потужність обмежується кількістю повітря), і для розгону навантаження. При двовальній схемою легкийротор високого тиску швидко виходить на режим, забезпечуючи двигун повітрям, а турбіну низького тискувеликою кількістю газів для розгону. Також можна використовувати менш потужний стартер для розгону при пуску тільки ротора високого тиску.
Парогазова установка
Парогазова установка - електрогенеруюча станція, що служить для виробництва тепло- та електроенергії. Відрізняється від паросилових та газотурбінних установок підвищеним ККД.
Принцип дії
Парогазова установка складається з двох окремих установок: паросилової та газотурбінної. У газотурбінній установці турбіну обертають газоподібні продукти згоряння палива. Паливом може бути як природний газ, і продукти нафтової промисловості (мазут, солярка). На одному валу з турбіною знаходиться перший генератор, який завдяки обертанню ротора виробляє електричний струм. Проходячи через газотурбіну, продукти згоряння віддають їй лише частину своєї енергії та на виході з газотурбіни все ще мають високу температуру. З виходу з газотурбіни продукти згоряння потрапляють у паросилову установку, в котел-утилізатор, де нагрівають воду і водяну пару, що утворюється. Температура продуктів згоряння достатня для того, щоб довести пару до стану, необхідного для використання в паровій турбіні (температура димових газів близько 500 градусів за Цельсієм дозволяє отримувати перегріту пару при тиску близько 100 атмосфер). Парова турбіна приводить у дію другий електрогенератор.
Переваги
Парогазові установки мають електричний ККД близько 51-58%, тоді як у працюючих окремо паросилових або газотурбінних установок він коливається в районі 35-38%. Завдяки цьому не лише знижується витрата палива, а й зменшується викид парникових газів.
Оскільки парогазова установка ефективніше витягує тепло з продуктів згоряння, можна спалювати паливо за більш високих температур, в результаті рівень викидів оксиду азоту в атмосферу нижче ніж установок інших типів.
Відносно низька вартість виробництва.
Розповсюдження
Незважаючи на те, що переваги парогазового циклу були вперше доведені ще у 1950-х роках радянським академіком Християновичем, цей тип енергогенеруючих установок не отримав у Росії широкого застосування. У СРСР було збудовано кілька експериментальних ПГУ. Прикладом можуть бути енергоблоки потужністю 170 МВт на Невинномиській ГРЕС і потужністю 250 МВт на Молдавській ГРЕС. В останні роки в Росії введено в експлуатацію низку потужних парогазових енергоблоків. Серед них:
2 енергоблоки потужністю 450 МВт кожен на Північно-західній ТЕЦ у Санкт-Петербурзі;
1 енергоблок потужністю 450 МВт на Калінінградській ТЕЦ-2;
1 ПГУ потужністю 220 МВт на Тюменській ТЕЦ-1;
2 ПГУ потужністю 450 МВт на ТЕЦ-27 та 1 ПГУ на ТЕЦ-21 у Москві;
1 ПГУ потужністю 325 МВт на Іванівській ДРЕС;
2 енергоблоки потужністю 39 МВт кожен на Сочинській ТЕС
Станом на вересень 2008 р. в Росії різних стадіяхпроектування чи будівництва перебувають кілька ПГУ.
У Європі та США такі установки функціонують на більшості теплових електростанцій.
Конденсаційна електростанція
Конденсаційна електростанція (КЕС) – теплова електростанція, що виробляє лише електричну енергію. Історично отримала назву «ДРЕС» - державна районна електростанція. З часом термін «ДРЕС» втратив свій первісний зміст («районна») і в сучасному розумінні означає, як правило, конденсаційну електростанцію (КЕС) великої потужності (тисячі МВт), що працює в об'єднаній енергосистемі поряд з іншими великими електростанціями. Однак слід враховувати, що не всі станції, які мають у своїй назві абревіатуру «ДРЕС», є конденсаційними, деякі з них працюють як теплоелектроцентралі.
Історія
Перша ДРЕС «Електропередача», сьогоднішня «ДРЕС-3», споруджена під Москвою в м. Електрогорську в 1912-1914 роках. з ініціативи інженера Р. Е. Классона. Основне паливо – торф, потужність – 15 МВт. У 1920-х планом ГОЕЛРО передбачалося будівництво кількох теплових електростанцій, серед яких найвідоміша Каширська ГРЕС.
Принцип роботи
Вода, що нагрівається в паровому котлі до стану перегрітої пари (520-565 градусів Цельсія), обертає парову турбіну, що приводить у рух турбогенератор.
Надлишкове тепло викидається в атмосферу (близькі водоймища) через конденсаційні установки на відміну від теплофікаційних електростанцій, що віддають надлишкове тепло на потреби прилеглих об'єктів (наприклад, опалення будинків).
Конденсаційна електростанція зазвичай працює за циклом Ренкіна.
Основні системи
КЕС є складним енергетичним комплексом, що складається з будівель, споруд, енергетичного та іншого обладнання, трубопроводів, арматури, контрольно-вимірювальних приладів та автоматики. Основними системами КЕС є:
котельня установка;
паротурбінне встановлення;
паливне господарство;
система золо- та шлаковидалення, очищення димових газів;
електрична частина;
технічне водопостачання (для відведення надлишкового тепла);
система хімічного очищення та підготовки води.
При проектуванні та будівництві КЕС її системи розміщуються у будинках та спорудах комплексу, насамперед у головному корпусі. При експлуатації КЕС персонал, що управляє системами, як правило, об'єднується в цехи (котлотурбінний, електричний, паливоподачі, хімводопідготовки, теплової автоматики тощо).
Котельна установка розташована у котельному відділенні головного корпусу. У південних районах Росії котельня може бути відкритою, тобто не мати стін і даху. Установка складається з парових котлів (парогенераторів) та паропроводів. Пара від котлів передається турбінам паропроводами «гострої» пари. Паропроводи різних котлів, зазвичай, не з'єднуються поперечними зв'язками. Така схема називається "блоковою".
Паротурбінна установка розташовується в машинному залі та деаераторному (бункерно-деаераторному) відділенні головного корпусу. До неї входять:
парові турбіни з електричним генератором на одному валу;
конденсатор, в якому пара, що пройшла турбіну, конденсується з утворенням води (конденсату);
конденсатні та поживні насоси, що забезпечують повернення конденсату (поживної води) до парових котлів;
рекуперативні підігрівачі низького та високого тиску (ПНД та ПВД) - теплообмінники, в яких поживна вода підігрівається відборами пари від турбіни;
деаератор (службовець також ПНД), у якому вода очищається від газоподібних домішок;
трубопроводи та допоміжні системи.
Паливне господарство має різний складзалежно від основного палива, на яке розраховано КЕС. Для вугільних КЕС до паливного господарства входять:
розморожуючий пристрій (т.з. «тепляк», або «сарай») для розморожування вугілля у відкритих напіввагонах;
розвантажувальний пристрій (як правило, вагоноперекидач);
вугільний склад, який обслуговується краном-грейфером або спеціальною перевантажувальною машиною;
дробильне встановлення для попереднього подрібнення вугілля;
конвеєри для переміщення вугілля;
системи аспірації, блокування та інші допоміжні системи;
система пилоприготування, включаючи кульові, валкові або молоткові вуглерозмольні млини.
p align="justify"> Система пилоприготування, а також бункера вугілля розташовуються в бункерно-деаераторном відділенні головного корпусу, інші пристрої паливоподачі - поза головним корпусом. Зрідка влаштовується центральний пилозавод. Вугільний склад розраховується на 7-30 днів безперервної роботи КЕС. Частина пристроїв паливоподачі резервується.
Паливне господарство КЕС на природному газі найпростіше: до нього входить газорозподільний пункт та газопроводи. Однак на таких електростанціях як резервне або сезонне джерело використовується мазут, тому влаштовується і мазутне господарство. Мазутне господарство споруджується і на вугільних електростанціях, де мазут застосовується для розпалювання казанів. У мазутне господарство входять:
приймально-зливальний пристрій;
мазутосховища із сталевими або залізобетонними резервуарами;
мазутна насосна станція з підігрівачами та фільтрами мазуту;
трубопроводи із запірно-регулюючою арматурою;
протипожежна та інші допоміжні системи.
Система золошлаковидалення влаштовується лише на вугільних електростанціях. І зола, і шлак - негорючі залишки вугілля, але шлак утворюється безпосередньо в топці котла і видаляється через льотку (отвір у шлаковій шахті), а зола виноситься з димовими газами і вловлюється вже на виході з котла. Частинки золи мають значно менші розміри (близько 0,1 мм), ніж шматки шлаку (до 60 мм). Системи золошлаковидалення можуть бути гідравлічні, пневматичні чи механічні. Найбільш поширена система оборотного гідравлічного золошлаковидалення складається зі змивних апаратів, каналів, багерних насосів, пульпопроводів, золошлаковідвалів, насосних та водоводів освітленої води.
Викид димових газів в атмосферу є найнебезпечнішим впливом теплової електростанції на навколишню природу. Для уловлювання золи з димових газів після дутьових вентиляторів встановлюють фільтри різних типів (циклони, скрубери, електрофільтри, рукавні тканинні фільтри), що затримують 90-99% твердих частинок. Однак, для очищення диму від шкідливих газів вони непридатні. За кордоном, а останнім часом і на вітчизняних електростанціях (у тому числі газо-мазутних), встановлюють системи десульфуризації газів вапном або вапняком (т. зв. deSOx) та каталітичного відновлення оксидів азоту аміаком (deNOx). Очищений димовий газ викидається димососом в димову трубу, висота якої визначається з умов розсіювання шкідливих домішок, що залишилися в атмосфері.
Електрична частина КЕС варта виробництва електричної енергії та її розподілу споживачам. У генераторах КЕС створюється трифазний електричний струм напругою 6-24 кВ. Так як з підвищенням напруги втрати енергії в мережах істотно зменшуються, відразу після генераторів встановлюються трансформатори, що підвищують напругу до 35, 110, 220, 500 і більше кВ. Трансформатори встановлюються на свіжому повітрі. Частина електричної енергії витрачається на власні потреби електростанції. Підключення та відключення ліній електропередачі, що відходять до підстанцій і споживачів, здійснюється на відкритих або закритих розподільних пристроях (ЗРП, ЗРУ), оснащених вимикачами, здатними з'єднувати і розривати електричний ланцюг високої напруги без утворення електричної дуги.
Система технічного водопостачання забезпечує подачу великої кількості. холодної водидля охолодження конденсаторів турбін Системи поділяються на прямоточні, оборотні та змішані. У прямоточних системах вода забирається насосами із природного джерела (зазвичай із річки) і після проходження конденсатора скидається назад. При цьому вода нагрівається приблизно на 8-12 ° C, що у ряді випадків змінює біологічний стан водойм. В оборотних системах вода циркулює під впливом циркуляційних насосів та охолоджується повітрям. Охолодження може проводитися на поверхні водосховищ-охолоджувачів або штучних спорудах: бризкальних басейнах або градирнях.
У маловодних районах замість системи технічного водопостачання застосовуються повітряно-конденсаційні системи (сухі градирні), що є повітряним радіатором з природною або штучною тягою. Це рішення зазвичай вимушене, тому що вони дорожчі і менш ефективні з точки зору охолодження.
Система хімводопідготовки забезпечує хімічне очищення та глибоке знесолення води, що надходить у парові котли та парові турбіни, щоб уникнути відкладень на внутрішніх поверхнях обладнання. Зазвичай фільтри, ємності та реагентне господарство водопідготовки розміщується у допоміжному корпусі КЕС. Крім того, на теплових електростанціях створюються багатоступінчасті системи очищення стічних вод, забруднених нафтопродуктами, маслами, водами обмивки та промивання обладнання, зливовими та талими стоками.
Вплив на довкілля
Вплив на атмосферу. При горінні палива споживається велика кількість кисню, а також відбувається викид значної кількості продуктів згоряння таких як летюча зола, газоподібні оксиди сірки азоту, частина яких має велику хімічну активність.
Вплив на гідросферу. Насамперед скидання води з конденсаторів турбін, а також промислові стоки.
Вплив на літосферу. Для поховання великих мас золи потрібно багато місця. Дані забруднення знижуються використанням золи та шлаків як будівельних матеріалів.
Сучасний стан
В даний час в Росії працюють типові ГРЕС потужністю 1000-1200, 2400, 3600 МВт і кілька унікальних, використовуються агрегати по 150, 200, 300, 500, 800 та 1200 МВт. Серед них такі ГРЕС (що входять до складу ОГК):
Верхньоагільська ДРЕС – 1500 МВт;
Іриклінська ДРЕС – 2430 МВт;
Каширська ДРЕС – 1910 МВт;
Нижньовартівська ДРЕС – 1600 МВт;
Пермська ДРЕС – 2400 МВт;
Уренгойська ДРЕС – 24 МВт.
Псковська ДРЕС – 645 МВт;
Сєровська ДРЕС – 600 МВт;
Ставропольська ДРЕС – 2400 МВт;
Сургутська ДРЕС-1 – 3280 МВт;
Троїцька ДРЕС – 2060 МВт.
Гусиноозерська ДРЕС – 1100 МВт;
Костромська ДРЕС – 3600 МВт;
Печорська ДРЕС – 1060 МВт;
Харанорська ДРЕС – 430 МВт;
Черепетська ДРЕС – 1285 МВт;
Південноуральська ДРЕС – 882 МВт.
Березівська ДРЕС – 1500 МВт;
Смоленська ДРЕС – 630 МВт;
Сургутська ДРЕС-2 – 4800 МВт;
Шатурська ДРЕС – 1100 МВт;
Яйвінська ДРЕС – 600 МВт.
Конаківська ДРЕС – 2400 МВт;
Невинномиська ДРЕС – 1270 МВт;
Рефтинська ДРЕС – 3800 МВт;
Середньоуральська ДРЕС – 1180 МВт.
Кірішська ДРЕС – 2100 МВт;
Красноярська ДРЕС-2 – 1250 МВт;
Новочеркаська ДРЕС – 2400 МВт;
Рязанська ГРЕС (блоки № 1-6 – 2650 МВт та блок № 7 (що увійшла до складу Рязанської ГРЕС колишня ГРЕС-24 – 310 МВт) – 2960 МВт;
Череповецька ДРЕС – 630 МВт.
Верхньоагільська ДРЕС
Верхньотагільська ГРЕС - теплова електростанція у Верхньому Тагілі ( Свердловська область), що працює у складі «ОГК-1». В експлуатації з 29 травня 1956 року.
Станція включає 11 енергоблоків електричною потужністю 1497 МВт та тепловою - 500 Гкал/год. Паливо станції: природний газ (77%), вугілля (23%). Чисельність персоналу – 1119 осіб.
Будівництво станції проектною потужністю 1600 МВт почалося 1951 року. Метою будівництва було забезпечення теплової та електричної енергії Новоуральського електрохімічного комбінату. 1964 року електростанція досягла проектної потужності.
З метою покращення теплопостачання міст Верхній Тагіл та Новоуральськ було здійснено модернізацію станції:
Чотири конденсаційні турбоагрегати К-100-90(ВК-100-5)ЛМЗ були замінені на теплофікаційні турбіни Т-88/100-90/2,5.
На ТГ-2,3,4 встановлені підігрівники мережі типу ПСГ-2300-8-11 для нагрівання мережевої води в схемі теплопостачання Новоуральська.
На ТГ-1,4 встановлені мережні підігрівачі для теплопостачання Верхнього Тагілу та проммайданчика.
Усі роботи виконувались за проектом ХФ ЦКЛ.
У ніч із 3 на 4 січня 2008 року на Сургутській ДРЕС-2 сталася аварія: часткове обвалення покрівлі над шостим енергоблоком потужністю 800 МВт призвело до зупинки двох енергоблоків. Ситуацію ускладнювало те, що ще один енергоблок (№5) був на ремонті: У результаті було зупинено енергоблоки №4, 5, 6. Цю аварію вдалося локалізувати до 8 січня. Весь цей період ГРЕС працювала в особливо напруженому режимі.
У термін відповідно до 2010 року та 2013 року планується будівництво двох нових енергоблоків (паливо – природний газ).
На ДРЕС існує проблема викидів у навколишнє середовище. "ОГК-1" підписала контракт з "Інженерним центром енергетики Уралу" на 3,068 млн рублів, який передбачає розробку проекту реконструкції котла Верхньогільської ДРЕС, який призведе до зниження викидів для дотримання нормативів ПДВ.
Каширська ДРЕС
Каширська ГРЕС імені Г. М. Кржижановського у місті Кашира Московської області, на березі Оки.
Історична станція, побудована під особистим контролем В. І. Леніна за планом ГОЕЛРО. На момент введення в дію станція потужністю 12 МВт була другою за потужністю електростанцією в Європі.
Станція була збудована за планом ГОЕЛРО, будівництво велося під особистим контролем В. І. Леніна. Будувалася у 1919-1922 роках, для будівництва на місці села Тернове зведене робоче селище Новокаширськ. Пущена 4 червня 1922 року, стала однією з перших радянських районних ТЕС.
Псковська ДРЕС
Псковська ДРЕС – державна районна електростанція, розташована в 4,5 кілометрах від селища міського типу Дідовичі – районного центру Псковської області, на лівому березі річки Шелонь. З 2006 року є філією ВАТ "ОГК-2".
Високовольтні ЛЕП пов'язують Псковську ГРЕС із Білорусією, Латвією та Литвою. Материнська компанія вважає це за перевагу: існує канал експорту енергоресурсів, який активно використовується.
Встановлена потужність ГРЕС 430 МВт, вона включає два високо маневрених енергоблоки по 215 МВт. Ці енергоблоки побудовано та введено в експлуатацію у 1993 та 1996 роках. Початковий проект першої черги включав будівництво трьох енергоблоків.
Основний вид палива – природний газ, він надходить на станцію через відгалуження магістрального експортного газопроводу. Енергоблоки були спочатку створені для роботи на фрезерному торфі; вони були реконструйовані за проектом СТВ для спалювання природного газу.
Витрата електроенергії за власні потреби становить 6,1 %.
Ставропольська ДРЕС
Ставропольська ДРЕС – теплова електростанція Росії. Знаходиться у місті Сонячнодольськ Ставропольського краю.
Завантаження електростанції дозволяє здійснювати експортні постачання електроенергії за кордон: до Грузії та Азербайджану. При цьому гарантується підтримка перетоків у системоутворювальній електричній мережі Об'єднаної енергосистеми Півдня на допустимих рівнях.
Входить до складу Оптової компанії № 2, що генерує (ВАТ «ОГК-2»).
Витрата електроенергії на потреби станції становить 3,47 %.
Основним паливом станції є природний газ, але як резервне та аварійне паливо станцією може використовуватися мазут. Паливний баланс станом на 2008 рік: газ – 97 %, мазут – 3 %.
Смоленська ДРЕС
Смоленська ГРЕС – теплова електростанція Росії. Входить до складу Оптової генеруючої компанії №4 (ВАТ «ОГК-4») з 2006 року.
12 січня 1978 року було введено в експлуатацію перший блок ДРЕС, проектування якої розпочалося у 1965, а будівництво – у 1970. Станція розташована в селищі Озерний Духівщинського району Смоленської області. Спочатку передбачалося використовувати як паливо торф, але через відставання будівництва торфодобувних підприємств використовувалися інші види палива (підмосковне вугілля, інтинське вугілля, сланець, хакаське вугілля). Усього змінилося 14 видів палива. З 1985 року остаточно встановлено, що енергію отримуватимуть із природного газу та вугілля.
8.16. Смоленська ДРЕС
Джерела
Рижкін В. Я. Теплові електричні станції. За ред. В. Я. Гіршфельда. Підручник для вишів. 3-тє вид., перераб. та дод. - М.: Вища школа, 1987. - 328 с.
Теплова електростанція (теплова електрична станція) - електростанція, що виробляє електричну енергію за рахунок перетворення хімічної енергії палива на механічну енергію обертання валу електрогенератора.
На теплових електростанціях проводиться перетворення теплової енергії, що виділяється при спалюванні органічного палива (вугілля, торф, сланці, нафта, гази), механічну, а потім електричну. Тут хімічна енергія, що міститься в паливі, проходить складний шлях перетворень з однієї форми в іншу для отримання електричної енергії.
Перетворення енергії, що полягає у паливі, на тепловій електростанції є можливим розділити на такі основні стадії: перетворення хімічної енергії на теплову, теплової – на механічну та механічної – на електричну.
Перші теплові електростанції (ТЕС) з'явилися в наприкінці XIXв. У 1882 р. ТЕС було побудовано НьюЙорку, 1883 р. – у Петербурзі, 1884 р. – у Берліні.
Серед ТЕС більшу частину складають теплові паротурбінні електростанції. Там теплова енергія використовується в котельному агрегаті (парогенераторе).
Компонування теплової електростанції: 1 – електричний генератор; 2 – парова турбіна; 3 – пульт управління; 4 – деаератор; 5 та 6 – бункери; 7 – сепаратор; 8 – циклон; 9 – котел; 10 – поверхня нагріву (теплообмінник); 11 – димова труба; 12 - дробильне приміщення; 13 – склад резервного палива; 14 – вагон; 15 - розвантажувальний пристрій; 16 – конвеєр; 17 - димосос; 18 – канал; 19 - золоуловлювач; 20 – вентилятор; 21 - топка; 22 - млин; 23 – насосна станція; 24 – джерело води; 25 – циркуляційний насос; 26 – регенеративний підігрівач високого тиску; 27 – живильний насос; 28 – конденсатор; 29 - встановлення хімічного очищення води; 30 - трансформатор, що підвищує; 31 – регенеративний підігрівач низького тиску; 32 – конденсатний насос
Одним із найважливіших елементів котельного агрегату є топка. У ній хімічна енергія палива під час хімічної реакції горючих елементів палива з киснем повітря перетворюється на теплову енергію. При цьому утворюються газоподібні продукти згоряння, які сприймають більшу частину тепла, що виділився при згорянні палива.
У процесі нагрівання палива у топці утворюється кокс та газоподібні, леткі речовини. При температурі 600–750 °C леткі речовини спалахують і починають горіти, що призводить до підвищення температури в топці. При цьому починається горіння коксу. В результаті утворюються димові гази, що виходять з топки за температури 1000–1200 °C. Ці гази використовують для нагрівання води та отримання пари.
На початку ХІХ ст. для отримання пари застосовували прості агрегати, в яких підігрів та випаровування води не розмежовувалися. Типовим представником найпростішого типу парових казанів був циліндричний котел.
Для електроенергетики, що розвивається, були потрібні котли, що виробляють пар високої температури і високого тиску, оскільки саме при такому стані він дає найбільшу кількість енергії. Такі котли були створені і їх назвали водотрубними котлами.
У водотрубних котлах топкові гази обтікають труби, якими циркулює вода, тепло від топкових газів передається через стінки труб воді, яка перетворюється на пару.
Склад основного обладнання теплової електричної станції та взаємозв'язок її систем: паливне господарство; підготовка палива; котел; проміжний пароперегрівач; частина високого тиску парової турбіни (ЧВД чи ЦВД); частина низького тиску парової турбіни (ЧНД чи ЦНД); електричний генератор; трансформатор власних потреб; трансформатор зв'язку; головний розподільний пристрій; конденсатор; конденсатний насос; циркуляційний насос; джерело водопостачання (наприклад, річка); підігрівач низького тиску (ПНД); водопідготовча установка (ВПЗ); споживач теплової енергії; насос зворотного конденсату; деаератор; живильний насос; підігрівач високого тиску (ПВД); шлакозоловидалення; золовідвал; димосос (ДС); димова труба; дутьових вентилятів (ДВ); золоуловлювач
Сучасний паровий котел працює в такий спосіб.
Паливо згоряє у топці, біля стін якої розташовані вертикальні труби. Під дією тепла, що виділилося при спалюванні палива, вода, що знаходиться в цих трубах, кипить. Пар, що утворюється при цьому, піднімається в барабан котла. Котел є товстостінним горизонтальним сталевим циліндром, що заповнюється водою до половини. Пара збирається у верхній частині барабана і виходить з нього до групи змійовиків – пароперегрівач. У пароперегрівачі пар додатково нагрівається димовими газами, що виходять з топки. Він має температуру вищу, ніж та, коли вода кипить при даному тиску. Така пара називається перегрітою. Після виходу з пароперегрівача пара надходить до споживача. У газоходах котла, які розташовані після пароперегрівача, димові гази проходять через іншу групу змійовиків – водяний економайзер. У ньому вода перед надходженням у барабан котла підігрівається теплом димових газів. За економайзером по ходу димових газів зазвичай розміщуються труби повітропідігрівача. У ньому повітря підігрівають перед подачею в топку. Після повітропідігрівача димові гази при температурі 120–160 °C виходять у димову трубу.
Усі робочі процеси котлового агрегату повністю механізовані та автоматизовані. Він обслуговується численними допоміжними механізмами, які рухаються електродвигунами, потужність яких може досягати кількох тисяч кіловат.
Котельні агрегати потужних електростанцій виробляють пару високого тиску – 140–250 атмосфер та високої температури – 550–580 °C. У топках цих котлів переважно спалюють тверде паливо, подрібнене до пилоподібного стану, мазут чи природний газ.
Перетворення вугілля на пилоподібний стан проводиться в пилоприготувальних установках.
Принцип роботи такої установки з кульовим барабанним млином полягає в наступному.
Паливо надходить у котельню стрічковими транспортерами і скидається в бункер, з якого після автоматичних ваг живильником подається до вуглерозмального млина. Розмелювання палива відбувається всередині горизонтального барабана, що обертається зі швидкістю близько 20 об/хв. У ньому знаходяться сталеві кулі. По трубопроводу до млина подається гаряче повітря, нагріте до температури 300–400 °C. Віддаючи частину свого тепла на підсушування палива, повітря охолоджується до температури порядку 130 °C і, виходячи з барабана, виносить вугільний пил, що утворюється в млині, в пилерозділювач (сепаратор). Звільнена від великих частинокпилоповітряна суміш виходить із сепаратора зверху і прямує в пилеотделитель (циклон). У циклоні вугільний пил відокремлюється від повітря, і через клапан надходить у бункер вугільного пилу. У сепараторі великі частинки пилу випадають і повертаються до млина для подальшого розмелювання. Суміш вугільного пилу та повітря подається в пальники котла.
Пилокутні пальники є пристроями для подачі в топкову камеру пилоподібного палива і необхідного для його горіння повітря. Вони повинні забезпечити повне згоряння палива шляхом створення однорідної суміші повітря та палива.
Топка сучасних пиловугільних котлів є високою камерою, стіни якої вкриті трубами, так званими пароводяними екранами. Вони захищають стіни камери топки від налипання на них шлаку, що утворюється при спалюванні палива, а також захищають обмуровку від швидкого зносу внаслідок хімічного впливу шлаку і високої температури, що розвивається при горінні палива в топці.
Екрани сприймають у 10 разів більше тепла на кожен квадратний метр поверхні, ніж інші трубчасті поверхні нагрівання котла, що сприймають тепло топкових газів головним чином за рахунок безпосереднього зіткнення з ними. У камері згоряння вугільний пил запалюється і згоряє в несучому її газовому потоці.
Топки котлів, в яких спалюється газоподібне або рідке паливо, також є камерами, покритими екранами. Суміш палива та повітря подається в них через газові пальники чи мазутні форсунки.
Влаштування сучасного барабанного котельного агрегату великої продуктивності, що працює на вугільному пилу, полягає в наступному.
Паливо у вигляді пилу вдується в топку через пальники разом із частиною необхідного для горіння повітря. Решта повітря подається в топку заздалегідь підігрітим до температури 300–400 °C. У топці частинки вугілля згоряють на льоту, утворюючи смолоскип з температурою 1500–1600 °C. Негорючі домішки вугілля перетворюються на золу, більша частина якої (80–90 %) виноситься з топки димовими газами, що утворилися внаслідок спалювання палива. Решта попелу, що складається з частинок шлаку, що злиплися, накопичився на трубах топкових екранів і потім відірвався від них, падає на дно топки. Після цього вона збирається у спеціальній шахті, розташованій під топкою. Струменем холодної води шлак охолоджується в ній, а потім виноситься водою за межі котельного агрегату спеціальними пристроями системи гідрозоловидалення.
Стіни топки покриті екраном – трубами, у яких циркулює вода. Під дією тепла, що випромінюється палаючим факелом, вона частково перетворюється на пару. Ці труби приєднані до барабана котла, який також подається підігріта в економайзері вода.
У міру руху димових газів частина їх тепла випромінюється на трубки екрану і температура газів поступово знижується. Під час виходу з топки вона становить 1000–1200 °C. Під час руху димові гази на виході з топки стикаються з трубками екранів, охолоджуючись до температури 900–950 °C. У газоході котла розміщені трубки змійовиків, якими проходить пара, що утворився в екранних трубах і відокремився від води в барабані котла. У змійовиках пара отримує додаткове тепло від димових газів і перегрівається, тобто його температура стає більш високою, ніж температура води, що кипить при тому ж тиску. Ця частина котла називається пароперегрівачем.
Пройшовши між трубами пароперегрівача, димові гази з температурою 500–600 °C потрапляють у частину котла, у якій розміщені трубки водопідігрівача, чи водяного економайзера. До нього насосом подається поживна вода з температурою 210–240 °C. Така висока температура води досягається в спеціальних підігрівачах, що є частиною турбінної установки. У водяному економайзері вода нагрівається до температури кипіння та надходить у барабан котла. Димові гази, що проходять між трубами водяного економайзера, продовжують охолоджуватися і потім проходять усередині труб повітропідігрівача, в якому проводиться підігрів повітря за рахунок тепла, що віддається газами, температура яких при цьому знижується до 120–160 °C.
Повітря, необхідне для спалювання палива, подається в повітропідігрівач дуттьовим вентилятором і там нагрівається до 300–400 °C, після чого надходить у топку для спалювання палива. Димові, що вийшли з повітропідігрівача, або гази, що йдуть, проходять через спеціальний пристрій - золоуловлювач - для очищення від золи. Очищені гази димососом викидаються в атмосферу через димову трубу висотою до 200 м.
Істотне значення у котлах цього типу має барабан. По численних труб до нього надходить пароводяна суміш із топкових екранів. У барабані пар відокремлюється з цієї суміші, а вода, що залишилася, змішується з поживною водою, що надходить в цей барабан з економайзера. З барабана вода трубами, розташованими зовні топки, проходить у збірні колектори, а з них - в екранні труби, розташовані в топці. У такий спосіб замикається круговий шлях (циркуляція) води у барабанних котлах. Рух води та пароводяної суміші за схемою барабан – зовнішні труби – екранні труби – барабан здійснюється за рахунок того, що загальна вага стовпа пароводяної суміші, що заповнює екранні труби, менше ваги стовпа води у зовнішніх трубах. Це створює напір природної циркуляції, що забезпечує круговий рух води.
Парові казани автоматично керуються численними регуляторами, за роботою яких спостерігає оператор.
Прилади регулюють подачу в котел палива, води і повітря, підтримують постійними рівень води в барабані котла, температуру перегрітої пари та ін. На ньому також знаходяться прилади, що дозволяють дистанційно виконувати з цього щита автоматизовані операції: відкриття та закриття всіх запірних органів на трубопроводах, пуск та зупинку окремих допоміжних механізмів, а також пуск та зупинку всього котлоагрегату в цілому.
Водотрубні котли описаного типу мають дуже істотний недолік: наявність громіздкого важкого та дорогого барабана. Щоб позбутися його, було створено парові котли без барабанів. Вони складаються із системи вигнутих трубок, в один кінець яких подається поживна вода, а з іншого виходить перегріта пара необхідних тиску і температури, тобто вода до перетворення її в пару проходить через всі поверхні нагрівання один раз без циркуляції. Такі парові казани названі прямоточними.
Схема роботи такого казана наступна.
Поживна вода проходить через економайзер, потім потрапляє у нижню частину змійовиків, розташованих гвинтоподібно на стінах топки. Пароводяна суміш, що утворилася в цих змійовиках, надходить у змійовик, розташований в газоході котла, де закінчується перетворення води в пару. Ця частина прямоточного казана називається перехідною зоною. Потім пара надходить у пароперегрівач. Після виходу з пароперегрівача пара прямує до споживача. Повітря, необхідне для горіння, підігрівається в повітропідігрівачі.
Прямоточні котли дозволяють отримати пару тиском понад 200 атмосфер, що у барабанних котлах неможливо.
Отримана перегріта пара, що має високий тиск (100–140 атмосфер) та високу температуру (500–580 °C) здатна розширюватися та виконувати роботу. По магістральних паропроводах ця пара передається до машинного залу, в якому встановлені парові турбіни.
У парових турбінах відбувається перетворення потенційної енергії пари на механічну енергію обертання ротора парової турбіни. У свою чергу, ротор з'єднаний із ротором електричного генератора.
Принцип роботи та пристрій парової турбіни розглянуто у статті "Електрична турбіна", тому зупинятися на них докладно ми не будемо.
Парова турбіна буде тим економічнішою, тобто тим менше буде витрачати тепла на кожен вироблений нею кіловат-годину, чим нижче буде тиск пари, що виходить з турбіни.
З цією метою пар, що виходить з турбіни, направляють не в атмосферу, а в особливий пристрій, який називається конденсатором, в якому підтримують дуже низький тиск, всього 0,03-0,04 атмосфери. Досягається це зниженням температури пари з допомогою охолодження його водою. Температура пари за такого тиску становить 24–29 °C. У конденсаторі пара віддає своє тепло охолодній воді і при цьому відбувається його конденсація, тобто перетворення на воду - конденсат. Температура пари в конденсаторі залежить від температури охолоджувальної води та кількості цієї води, що витрачається на кожен кілограм пари, що конденсується. Вода, що служить для конденсації пари, надходить у конденсатор при температурі 10–15 °C, а виходить із нього при температурі близько 20–25 °C. Витрата води, що охолоджує, досягає 50-100 кг на 1 кг пари.
Конденсатор є циліндричним барабаном з двома кришками по торцях. В обох кінцях барабана встановлені металеві дошки, в яких закріплено велике числолатунні трубки. По цих трубках проходить вода, що охолоджує. Між трубками, обтікаючи їх зверху донизу, проходить пара з турбіни. конденсат, Що Утворюється при конденсації пари, видаляється знизу.
При конденсації пари велике значеннямає передача тепла від пари до стінки трубок, якими проходить охолодна вода. Якщо парі є навіть незначна кількість повітря, то передача тепла від пари до стінки трубки різко погіршується; від цього залежатиме і величина тиску, який треба буде підтримувати у конденсаторі. Повітря, що неминуче проникає в конденсатор з парою і через нещільність, необхідно безперервно видаляти. Це здійснюється спеціальним апаратом – пароструминним ежектором.
Для охолодження в конденсаторі пари, що відпрацював у турбіні, використовують воду з річки, озера, ставка або моря. Витрата охолоджуючої води на потужних електростанціях дуже велика і становить, наприклад, для електростанції потужністю 1 млн квт, близько 40 м3/сек. Якщо воду для охолодження пари в конденсаторах забирають з річки, а потім, нагріту в конденсаторі, повертають у річку, таку систему водопостачання називають прямоточною.
Якщо води у річці недостатньо, то споруджують греблю і утворюють ставок, з кінця якого забирають воду для охолодження конденсатора, а інший кінець скидають нагріту воду. Іноді для охолодження води, що нагрілася в конденсаторі, застосовують штучні охолоджувачі - градирні, що являють собою вежі заввишки близько 50 м-коду.
Нагріта в конденсаторах турбіни вода подається на лотки, розташовані в цій вежі на висоті 6-9 м. Випливаючи струменями через отвори лотків і розбризкуючись у вигляді крапель або тонкої плівки, вода стікає вниз, при цьому частково випаровуючись і охолоджуючись. Охолоджена вода збирається у басейні, звідки насосами подається до конденсаторів. Така система водопостачання називається замкненою.
Ми розглянули основні пристрої, що служать для перетворення хімічної енергії палива на електричну енергію на паротурбінній тепловій електростанції.
Робота електростанції, що спалює вугілля, відбувається так.
Вугілля подається залізничними складами широкої колії до розвантажувального пристрою, де за допомогою спеціальних розвантажувальних механізмів – вагоноперекидачів – вивантажується з вагонів на стрічкові транспортери.
Запас палива в котельні створюється у спеціальних ємностях-сховищах – бункерах. З бункерів вугілля надходить у млин, де воно підсушується і розмелюється до пилоподібного стану. Суміш вугільного пилу та повітря подається в топку котла. При згорянні вугільного пилу утворюються димові гази. Після охолодження гази проходять через золоуловлювач і, очистившись у ньому від летючої золи, викидаються в димар.
Шлаки, що випали з топкової камери, і летюча зола із золоуловлювачів по каналах транспортуються водою і потім насосами перекачуються в золовідвал. Повітря для спалювання палива подається вентилятором в повітропідігрівач котла. Перегріта пара високого тиску і високої температури, отримана в котлі, паропроводами подається в парову турбіну, де вона розширюється до дуже низького тиску і йде в конденсатор. Конденсат, що утворився в конденсаторі, забирається конденсатним насосом і подається через підігрівач в деаератор. У деаератор відбувається видалення з конденсату повітря і газів. В деаератор надходить також сира вода, що пройшла через водопідготовчий пристрій для заповнення втрати пари і конденсату. З живильного бака деаератора насосом поживна вода подається у водяний економайзер парового котла. Вода для охолодження пари, що відпрацювала, забирається з річки і циркуляційним насосом направляється в конденсатор турбіни. Електрична енергія, вироблена генератором, з'єднаним з турбіною, відводиться через електричні трансформатори, що підвищують, по лініях електропередачі високої напруги до споживача.
Потужність сучасних ТЕС може досягати 6000 мегават і більше при ККД до 40%.
На ТЕС можуть застосовуватися газові турбіни, що працюють на природному газі або рідкому паливі. Газотурбінні електростанції (ГТЕС) використовуються для покриття піків електричного навантаження.
Існують також парогазові електростанції, в яких енергетична установка складається з паротурбінного та газотурбінного агрегатів. Їх ККД сягає 43 %.
Перевагою ТЕС, порівняно з гідроелектростанціями, є те, що їх можна побудувати в будь-якому місці, наблизивши їх до споживача. Вони працюють на всіх видах органічного палива, тому їх можна пристосувати до того виду, який є в даній місцевості.
У 1970-х років XX в. частка електроенергії, що виробляється на ТЕС, становила приблизно 75% від загального виробітку. У СРСР та США вона була ще вищою – 80 %.
Основним недоліком теплоелектростанцій є високий рівень забруднення довкіллявуглекислим газом, а також велика площа, яку займають відвали золи.
Читайте та пишітькорисні
Сучасне життя неможливо уявити без електрики та тепла. Матеріальний комфорт, який оточує нас сьогодні, як і подальший розвитоклюдської думки міцно пов'язані з винаходом електрики та використанням енергії.
З давніх часів люди потребували сили, точніше двигунів, які давали б їм силу велику людську, для того, щоб будувати будинки, займатися землеробством, освоювати нові території.
Перші акумулятори пірамід
У пірамідах Стародавнього Єгипту вчені знайшли судини, що нагадують акумулятори. 1937 року під час розкопок під Багдадом німецький археолог Вільгельм Кеніг виявив глиняні глеки, всередині яких знаходилися циліндри з міді. Ці циліндри були закріплені на дні глиняних судин шаром смоли.
Вперше явища, які сьогодні називають електричними, були помічені у стародавньому Китаї, Індії, а пізніше у стародавньої Греції. Давньогрецький філософ Фалес Мілетський у VI столітті до н. Від грецької назви бурштину – «електрон» – це стали називати електризацією.
Сьогодні нам вже неважко розгадати «таємницю» бурштину, натертого вовною. Справді, чому янтар електризується? Виявляється, при терті вовни бурштин на його поверхні з'являється надлишок електронів, і виникає негативний електричний заряд. Ми як би «відбираємо» електрони у атомів вовни і переносимо їх на поверхню бурштину. Електричне поле, Створене цими електронами, притягує папір. Якщо замість бурштину взяти скло, тут спостерігається інша картина. Натираючи скло шовком, ми «знімаємо» про його поверхню електрони. В результаті на склі виявляється нестача електронів, і воно заряджається позитивно. Згодом, щоб розрізняти ці заряди, їх стали умовно позначати знаками, що дійшли донині, мінус і плюс.
Описав дивовижні властивості бурштину в поетичних легендах, давні греки не продовжили його вивчення. Наступного прориву у справі підкорення вільної енергії людству довелося чекати багато століть. Зате коли він таки був здійснений, світ у буквальному значенні слова перетворився. Ще в 3 тисячолітті до н. люди використовували вітрила для човнів, але лише у VII ст. н.е. винайшли вітряк з крилами. Почалася історія вітряних двигунів. Водяні колеса використовували на Нілі, Ефраті, Янцзи для підйому води, крутили їхні раби. Водяні колеса та вітряки аж до ХVII століття були основними типами двигунів.
Епоха відкриттів
В історії спроб використання пари записані імена багатьох вчених та винахідників. Так Леонардо да Вінчі залишив 5000 сторінок наукових та технічних описів, креслень, ескізів різних пристроїв.
Джанбаттіста делла Порта досліджував утворення пари з води, що було важливо для подальшого використання пари в парових машинах, Досліджував властивості магніту.
У 1600 році придворний лікар англійської королеви Єлизавети Вільям Гілберт вивчив все, що було відомо древнім народам про властивості бурштину, і сам провів досліди з бурштином та магнітами.
Хто вигадав електрику?
Термін "електрику" ввів англійський дослідник природи, лейб-медик королеви Єлизавети Вільям Гілберт. Вперше він ужив це слово у своєму трактаті «Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт – Землю» в 1600 році. Вчений пояснював дію магнітного компасу, а також наводив опис деяких дослідів з наелектризованими тілами.
У цілому нині практичних знань про електрику за XVI – XVII століття було накопичено негаразд багато, але всі відкриття були провісниками по-справжньому великих змін. Це був час, коли досліди з електрикою ставили не лише вчені, а й аптекарі, лікарі та навіть монархи.
Одним із дослідів французького фізика та винахідника Дені Папена було створення вакууму у закритому циліндрі. У середині 1670-х років у Парижі він разом із голландським фізиком Крістіаном Гюйгенсом працював над машиною, яка витісняла повітря з циліндра шляхом вибуху пороху в ньому.
У 1680 році Дені Папен приїхав до Англії і створив варіант такого ж циліндра, в якому отримав більш повний вакуум за допомогою окропу, яка конденсувалася в циліндрі. Таким чином, він зміг підняти вантаж, приєднаний до поршня мотузкою, перекинутою через шків.
Система працювала як демонстраційна модель, але для повторення процесу весь апарат повинен був бути демонтований і повторно зібраний. Папен швидко зрозумів, що для автоматизації циклу пар повинен бути виготовлений окремо в котлі. Французький учений винайшов паровий котел з запобіжним клапаном важеля.
В 1774 Уатт Джеймс в результаті ряду експериментів створив унікальну парову машину. Для забезпечення роботи двигуна він застосував відцентровий регулятор, з'єднаний із заслінкою на випускному паропроводі. Уат детально досліджував роботу пари в циліндрі, вперше сконструювавши для цієї мети індикатор.
В 1782 Уатт отримав англійський патент на паровий двигун з розширенням. Він же ввів першу одиницю потужності - кінську силу (пізніше його ім'ям було названо іншу одиницю потужності - ват). Парова машина Уатта завдяки економічності набула широкого поширення і зіграла величезну роль у переході до машинного виробництва.
Італійський анатом Луїджі Гальвані в 1791 опублікував працю «Трактат про сили електрики при м'язовому русі».
Це відкриття через 121 рік дало поштовх дослідженням людського організму за допомогою біоелектричних струмів. Виявлялися хворі органи щодо їх електричних сигналів. Робота будь-якого органу (серця, мозку) супроводжується біологічними електричними сигналами, що мають для кожного органу свою форму. Якщо орган гаразд, сигнали змінюють свою форму, і за порівнянні «здорових» і «хворих» сигналів виявляються причини захворювання.
Досліди Гальвані наштовхнули на винахід нового джерела електрики професора Тессінського університету Алессандро Вольта. Він дав дослідам Гальвані з жабою та різнорідними металами інше пояснення, довів, що електричні явища, які спостерігав Гальвані, пояснюються лише тим, що певна пара різнорідних металів, розділена шаром спеціальної електропровідної рідини, є джерелом електричного струму, що протікає замкнутими провідниками зовнішнього ланцюга. Ця теорія, розроблена Вольтою в 1794 році, дозволила створити перше у світі джерело електричного струму, яке називалося Вольтов стовп.
Він був набором пластин з двох металів, міді і цинку, розділених прокладками з повсті, змоченого в соляному розчині або лугу. Вольта створив прилад, здатний за рахунок хімічної енергії виробляти електризацію тіл і, отже, підтримувати у провіднику рух зарядів, тобто електричний струм. Скромний Вольта назвав свій винахід на честь Гальвані "гальванічним елементом", а електричний струм, що виходить від цього елемента - "гальванічним струмом".
Перші закони електротехніки
На початку XIX століття досліди з електричним струмом привертали увагу вчених із різних країн. У 1802 році італійський учений Романьозі виявив відхилення магнітної стрілки компаса під впливом електричного струму, що протікав поблизу провідника. У 1820 році це явище у своїй доповіді описав датський фізик Ганс Христиан Ерстед. Невелика, всього на п'ять сторінок, книжка Ерстеда того ж року була видана в Копенгагені шести мовами і справила величезне враження на колег Ерстеда з різних країн.
Однак правильно пояснити причину явища, яке описав Ерстед, першим зумів французький вчений Андре Марі Ампер. Виявилося, що струм сприяє виникненню в провіднику магнітного поля. Однією з найважливіших заслуг Ампера було те, що він вперше об'єднав два роз'єднані раніше явища - електрику і магнетизм - однією теорією електромагнетизму і запропонував розглядати їх як результат єдиного процесу природи.
Натхнений відкриттями Ерстеда і Ампера, інший вчений, англієць Майкл Фарадей припустив, що не тільки магнітне поле може впливати на магніт, але і навпаки - магніт, що рухається, буде впливати на провідник. Серія дослідів підтвердила цю блискучу здогад - Фарадей домігся того, що рухоме магнітне поле створило в провіднику електричний струм.
Пізніше це відкриття послужило основою створення трьох основних пристроїв електротехніки – електричного генератора, електричного трансформатора і електричного двигуна.
Початковий період використання електрики
Біля джерел освітлення за допомогою електрики стояв Василь Володимирович Петров, професор медично-хірургічної Академії в Петербурзі. Досліджуючи світлові явища, викликані електричним струмом, він у 1802 року зробив відоме відкриття – електричну дугу, що супроводжується появою яскравого світіння і високої температури.
Жертви заради науки
Російський вчений Василь Петров, першим у світі в 1802 описав явище електричної дуги, не шкодував себе при проведенні експериментів. У той час не було таких приладів, як амперметр або вольтметр, і Петров перевіряв якість роботи батарей за відчуття електричного струму в пальцях. Щоб відчувати слабкі струми, вчений зрізав верхній шар шкіри з кінчиків пальців.
Спостереження та аналіз Петровим властивостей електричної дуги лягли в основу створення електродугових ламп, ламп розжарювання та багато іншого.
У 1875 році Павло Миколайович Яблочков створює електричну свічку, що складається з двох вугільних стрижнів, розташованих вертикально та паралельно один до одного, між якими прокладено ізоляцію з каоліну (глини). Щоб горіння було більш тривалим, на одному свічнику містилося чотири свічки, які горіли послідовно.
У свою чергу Олександр Миколайович Лодигін ще в 1872 році запропонував замість вугільних електродів використовувати нитку розжарювання, яка при протіканні електричного струму яскраво світилася. У 1874 році Лодигін отримав патент на винахід лампи розжарювання з вугільним стриженьком та щорічну Ломоносівську премію Академії наук. Пристрій був запатентований також у Бельгії, Франції, Великій Британії, Австро-Угорщині.
У 1876 році Павло Яблочков завершив розробку конструкції електричної свічки, розпочатої в 1875 р. і 23 березня отримав французький патент, що містить короткий описсвічки у її початкових формах та зображення цих форм. «Свічка Яблочкова» виявилася простішою, зручнішою і дешевшою в експлуатації, ніж лампа А. Н. Лодигіна. Під назвою «російське світло» свічки Яблочкова використовувалися пізніше для вуличного освітлення у багатьох містах світу. Також Яблочков запропонував перші практично застосовувалися трансформатори змінного струму з розімкнутою магнітною системою.
Тоді ж у 1876 році в Росії була споруджена перша електростанція на Сормівському машинобудівному заводі, її прародителька була побудована в 1873 під керівництвом бельгійсько-французького винахідника З.Т. Грама живлення системи освітлення заводу, так звана блок-станція.
У 1879 р. російські електротехніки Яблучків, Лодигін і Чиколєв спільно з низкою інших електротехніків і фізиків організували у складі Російського технічного товариства Спеціальний Електротехнічний відділ. Завданням відділу було сприяння розвитку електротехніки.
Вже у квітні 1879 року вперше у Росії електричними ліхтарями висвітлено міст – міст Олександра II (нині Ливарний міст) у Санкт-Петербурзі. За сприяння Відділу на Ливарному мості введена перша в Росії установка зовнішнього електричного освітлення (дуговими лампами Яблочкова в світильниках, виготовлених за проектом архітектора Кавоса), що започаткувала створення місцевих систем освітлення дуговими лампами деяких громадських будівель Петербурга, Москви та інших великих міст. Електричне освітлення мосту влаштоване В.М. Чиколевим, де горіло 12 свічок Яблочкова замість 112 газових ріжків, функціонувало лише 227 днів.
Трамвай Піроцького
Вагон електричного трамваю винайшов Федір Аполлонович Піроцький у 1880 році. Перші трамвайні лінії в Санкт-Петербурзі були прокладені лише взимку 1885 по льоду Неви в районі Митнінської набережної, оскільки право на використання вулиць пасажирських перевезеньмали лише власники конок – рейкового транспорту, що пересувався за допомогою коней.
У 80-ті роки виникли перші центральні станції, вони були більш доцільні та економічніші, ніж блок-станції, оскільки постачали електрикою відразу багато підприємств.
На той час масовими споживачами електроенергії були джерела світла – дугові лампи та лампи розжарювання. Перші електростанції Петербурга спочатку розміщувалися на баржах біля причалів річок Мийки та Фонтанки. Потужність кожної станції складала приблизно 200 квт.
Перша в світі центральна станція була пущена в роботу в 1882 в Нью-Йорку, вона мала потужність 500 кВт.
У Москві електричне освітлення вперше з'явилося 1881 року, вже 1883 року електричні світильники ілюмінували Кремль. Спеціально для цього було споруджено пересувну електростанцію, яку обслуговували 18 локомобілів та 40 динамо-машин. Перша стаціонарна міська електростанція виникла Москві 1888 року.
Не можна забувати і про нетрадиційні джерела енергії.
Попередниця сучасних вітроелектростанцій з горизонтальною віссю мала потужність 100 кВт і була збудована 1931 року в Ялті. Вона мала вежу заввишки 30 метрів. До 1941 року одинична потужність вітроелектростанцій досягла 1,25 МВт.
План ГОЕЛРО
У Росії її створювалися електростанції наприкінці ХІХ і на початку ХХ століть, проте, бурхливе зростання електроенергетики і теплоенергетики в 20-ті роки ХХ століття після прийняття на пропозицію В.І. Леніна плану ГОЕЛРО (Державної електрифікації Росії).
22 грудня 1920 VIII Всеросійський з'їзд Рад розглянув і затвердив Державний план електрифікації Росії - ГОЕЛРО, підготовлений комісією, під головуванням Г.М. Кржижанівського.
План ГОЕЛРО мав бути реалізований протягом десяти-п'ятнадцяти років, яке результатом мало стати створення «великого індустріального господарства країни». Для економічного розвитку це рішення мало велике значення. Недарма своє професійне свято російські енергетики відзначають саме 22 грудня.
У плані багато приділялося проблемі використання місцевих енергетичних ресурсів (торфу, води річок, місцевого вугілля та інших.) виробництва електричної енергії.
8 жовтня 1922 року відбувся офіційний пуск станції «Уткіна заплава» - першої торф'яної електростанції в Петрограді.
Перша ТЕЦ Росії
Найперша теплова електростанція, побудована за планом ГОЕЛРО в 1922 році, називалася «Уткіна заплава». У день пуску учасники урочистого мітингу перейменували її на «Червоний жовтень», і під цим ім'ям вона пропрацювала до 2010 року. Сьогодні це Правобережна ТЕЦ ПАТ "ТГК-1".
1925 року запустили Шатурську електростанцію на торфі, того ж року на Каширській електростанції почали освоєння нової технології спалювання підмосковного вугілля у вигляді пилу.
Днем початку теплофікації в Росії можна вважати 25 листопада 1924 - тоді запрацював перший теплопровід від ГЕС-3, призначений для загального користування в будинку номер дев'яносто шість на набережній річки Фонтанки. Електростанція № 3, яку переобладнали для комбінованого вироблення теплової та електричної енергії, є першою в Росії теплоелектроцентраллю, а Ленінград - піонером теплофікації. Централізоване постачання гарячою водоюжитлового будинку функціонувало без збоїв, і через рік ГЕС-3 почала постачати гарячою водою колишню Обухівську лікарню та лазні, що знаходяться в Козачому провулку. У листопаді 1928 року до теплових мереж державної електростанції № 3 підключили будівлю колишніх Павловських казарм, що розташовувалися на Марсовому полі.
У 1926 року було пущено в експлуатацію потужна Волховська ГЕС, енергія якої з лінії електропередачі напругою 110 кВ, протяжністю 130 км надходила Ленінград.
Атомна енергетика XX ст.
20 грудня 1951 року, ядерний реактор вперше в історії виробив придатну для використання кількість електроенергії – у нинішній Національній Лабораторії INEEL Департаменту енергії США. Реактор виробив достатню потужність, щоб запалити простий ланцюжок із чотирьох 100-ватних лампочок. Після другого експерименту, проведеного наступного дня, 16 учених та інженерів, які брали участь у ньому, «увічнили» своє історичне досягнення, написавши крейдою свої імена на бетонній стіні генератора.
Радянські вчені розпочали розробку перших проектів мирного використання атомної енергії ще у другій половині 1940-х років. А 27 червня 1954 року в місті Обніськ було запущено першу атомну електростанцію.
Пуск першої АЕС ознаменував відкриття нового напряму в енергетиці, який отримав визнання на 1-й Міжнародній науково-технічній конференції з мирного використання атомної енергії (серпень 1955, Женева). До кінця ХХ століття у світі налічувалося вже понад 400 атомних електростанцій.
Сучасна енергетика Кінець XX століття
Кінець XX століття ознаменований різними подіями, пов'язаними як з високими темпами будівництва нових станції, початком розвитку відновлюваних джерел енергії, так і з появою перших проблем від величезної світової енергосистеми, що сформувалася, і спробами їх вирішити.
Блекаут
Американці називають ніч на 13 липня 1977 року «Вночі страху». Тоді сталася величезна за своїми розмірами та наслідками аварія на електричних мережах у Нью-Йорку. Через попадання блискавки в лінію електропередачі на 25 годин було перервано подачу електрики до Нью-Йорка і 9 млн жителів опинилися без електропостачання. Трагедії супроводжувала фінансова криза, в якій перебував мегаполіс, надзвичайно спекотна погода, і небувалий розгул злочинності. Після відключення електрики на фешенебельні квартали міста накинулися банди із бідних кварталів. Вважається, що саме після тих страшних подій у Нью-Йорку поняття «блэкаут» стало повсюдно використовуватися стосовно аварій в електроенергетиці.
Оскільки сучасна спільнота все більше залежить від електроенергії, аварії на електромережах завдають відчутних збитків підприємствам, населенню та урядам. Під час аварії вимикаються світильники, не працюють ліфти, світлофори, метро. На життєво важливих об'єктах (лікарні, військові об'єкти тощо) для функціонування життєдіяльності під час аварій в енергосистемах використовуються автономні джерела живлення: акумулятори, генератори. Статистика показує значне збільшення аварій у 90-ті роки. XX – на початку XXI ст.
У ті роки продовжувався розвиток альтернативної енергетики. У вересні 1985 року відбулося пробне включення генератора першої сонячної електростанції СРСР до мережі. Проект першої в СРСР Кримської СЕС було створено на початку 80-х у ризькому відділенні інституту «Атомтеплоелектропроект» за участю тринадцяти інших проектно-конструкторських організацій Міністерства енергетики та електрифікації СРСР. Повністю станція почала працювати в 1986 році.
У 1992 році почалося будівництво найбільшої у світі ГЕС «Три ущелини» у Китаї на річці Янцзи. Потужність станції – 22,5 ГВт. Напірні споруди ГЕС утворюють велике водосховище площею 1045 км², корисною ємністю 22 км³. При створенні водосховища було затоплено 27 820 га земель, що переробляються, було переселено близько 1,2 млн осіб. Під воду пішли міста Ваньсянь та Ушань. Повне завершення будівництва та введення в офіційну експлуатацію відбулося 4 липня 2012 року.
Розвиток енергетики невіддільне від проблем, пов'язаних із забрудненням довкілля. У Кіото (Японія) у грудні 1997 року на додаток до Рамкової конвенції ООН про зміну клімату було прийнято Кіотський протокол. Він зобов'язує розвинуті країнита країни з перехідною економікоюскоротити чи стабілізувати викиди парникових газів у 2008 – 2012 роках порівняно з 1990 роком. Період підписання протоколу відкрився 16 березня 1998 року та завершився 15 березня 1999 року.
Станом на 26 березня 2009 року Протокол був ратифікований 181 країною світу (на ці країни сукупно припадає більш ніж 61% загальносвітових викидів). Помітним винятком із цього списку є США. Перший період здійснення протоколу розпочався 1 січня 2008 року та триватиме п'ять років до 31 грудня 2012 року, після чого, як очікується, на зміну йому прийде нова угода.
Кіотський протокол став першою глобальною угодою про охорону навколишнього середовища, засновану на ринковому механізмі регулювання - механізмі міжнародної торгівлі квотами на викиди парникових газів.
XXI століття, а точніше 2008 рік, стало знаковим для енергетичної системи Росії, було ліквідовано Російське відкрите акціонерне товариство енергетики та електрифікації "ЄЕС Росії" (ВАТ РАТ "ЄЕС Росії")-російська енергетична компанія, що існувала в 1992-2008 роках. Компанія об'єднувала практично всю російську енергетику, була монополістом на ринку генерації та енерготранспортування Росії. На її місці з'явилися державні природно-монопольні компанії, а також приватизовані генеруючі та збутові компанії.
У XXI столітті в Росії будівництво електростанцій виходить на новий рівень, починається доба застосування парогазового циклу. Росія сприяє нарощуванню нових потужностей, що генерують. 28 вересня 2009 року розпочалося будівництво Адлерської теплоелектростанції. Станція буде створена на основі 2-х енергоблоків парогазової установки загальною потужністю 360 МВт (теплова потужність – 227 Гкал/год) з ККД 52%.
Сучасна технологія парогазового циклу забезпечує високу ККД, низьку витрату палива та зниження рівня шкідливих викидів в атмосферу в середньому на 30% порівняно з традиційними паросиловими установками. У майбутньому ТЕС має стати не лише джерелом тепла та електрики для зимових об'єктів. Олімпійських ігор 2014 року, а й вагомим внеском до енергобалансу м. Сочі та прилеглих районів. ТЕС включено до затвердженої Урядом РФ Програми будівництва олімпійських об'єктів та розвитку м. Сочі як гірничокліматичного курорту.
24 червня 2009 року в Ізраїлі розпочала роботу перша гібридна сонячно-газова електростанція. Побудована вона з 30 сонячних відбивачів та однієї "квіткової" вежі. Для збереження потужності системи 24 години на добу вона може переключитися на газову турбіну під час настання темряви. Установка займає відносно небагато місця і може працювати у віддалених районах, які не підключені до центральних енергетичних систем.
Нові технології, що використовуються в гібридних станціях, поступово поширюються по всьому світу, так у Туреччині планується побудувати гібридну електростанцію, яка працюватиме одночасно вже на трьох джерелах відновлюваної енергії – на вітрі, природному газі та сонячній енергії.
Альтернативна електростанція спроектована так, що всі її складові доповнюють один одного, тому американські фахівці зійшлися на думці, що в майбутньому подібні станції мають всі шанси стати конкурентоспроможними, і постачати електрику за помірною ціною.
Loading...