Základní principy fungování TPP

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Co je tepelná elektrárna a jaké jsou principy provozu tepelné elektrárny? Obecná definice takových objektů zní přibližně takto - jedná se o elektrárny, které se zabývají zpracováním přírodní energie na elektrickou energii. Pro tyto účely se také používají přírodní paliva.

Princip činnosti tepelných elektráren. Krátký popis

K dnešnímu dni jsou nejpoužívanější tepelné elektrárny. V takových zařízeních se spalují fosilní paliva, čímž se uvolňuje tepelná energie. Úkolem TPP je využít tuto energii k získání elektřiny.

Principem fungování TPP je výroba nejen elektrické energie, ale také výroba tepelné energie, která je spotřebitelům dodávána také například ve formě teplé vody. Kromě toho tato energetická zařízení vyrábějí asi 76 % veškeré elektřiny. Tak široká distribuce je dána tím, že dostupnost organického paliva pro provoz stanice je poměrně velká. Druhým důvodem bylo, že doprava paliva z místa jeho výroby na samotnou stanici je vcelku jednoduchá azavedený provoz. Princip činnosti TPP je navržen tak, aby bylo možné využít odpadní teplo pracovní kapaliny pro sekundární dodávku jejímu spotřebiteli.

Rozdělení stanic podle typu

Za zmínku stojí, že tepelné stanice lze rozdělit do typů podle toho, jaký druh energie vyrábějí. Pokud je princip činnosti tepelné elektrárny pouze ve výrobě elektrické energie (tedy tepelná energie není dodávána spotřebiteli), pak se nazývá kondenzační elektrárna (CPP).

Zařízení určená k výrobě elektrické energie, k výdeji páry a také k zásobování spotřebitele horkou vodou mají místo kondenzačních turbín parní turbíny. Také v takových prvcích stanice je meziodběr páry nebo protitlakové zařízení. Hlavní výhodou a principem fungování tohoto typu tepelné elektrárny (KVET) je, že odpadní pára je zároveň využívána jako zdroj tepla a dodávána spotřebitelům. Tímto způsobem lze snížit tepelné ztráty a množství chladicí vody.

Základní principy fungování TPP

Než přistoupíme k úvahám o samotném principu fungování, je nutné pochopit, o jaké stanici mluvíme. Standardní uspořádání takových zařízení zahrnuje takový systém, jako je přihřívání páry. Je to nutné, protože tepelná účinnost okruhu s mezipřehřátím bude vyšší než v systému, kde chybí. Jednoduše řečeno, princip fungování tepelné elektrárny s takovým schématem bude mnohem efektivnějšípočáteční a konečné přednastavené parametry než bez něj. Z toho všeho můžeme usoudit, že základem provozu stanice jsou fosilní paliva a ohřátý vzduch.

Schéma práce

Princip činnosti TPP je konstruován následovně. Palivový materiál, stejně jako oxidační činidlo, jehož roli nejčastěji zastává ohřátý vzduch, jsou přiváděny do topeniště kotle kontinuálním proudem. Jako palivo mohou působit látky jako uhlí, ropa, topný olej, plyn, břidlice, rašelina. Pokud mluvíme o nejběžnějším palivu v Ruské federaci, pak je to uhelný prach. Dále je princip činnosti tepelné elektrárny konstruován tak, že teplo, které vzniká spalováním paliva, ohřívá vodu v parním kotli. V důsledku ohřevu se kapalina přemění na sytou páru, která se výstupem páry dostává do parní turbíny. Hlavním účelem tohoto zařízení na stanici je přeměnit energii přicházející páry na mechanickou energii.

Všechny prvky turbíny schopné pohybu jsou úzce spojeny s hřídelí, v důsledku čehož se otáčejí jako jediný mechanismus. Aby se hřídel otáčela, přenáší parní turbína kinetickou energii páry na rotor.

Mechanický provoz stanice

S provozem rotoru souvisí zařízení a princip činnosti TPP v jeho mechanické části. Pára, která vychází z turbíny, má velmi vysoký tlak a teplotu. To vytváří vysokou vnitřní energii.pára, která přichází z kotle do trysek turbíny. Na lopatky turbíny působí proudy páry, procházející tryskou v nepřetržitém proudu, vysokou rychlostí, která je často i vyšší než rychlost zvuku. Tyto prvky jsou pevně připevněny k disku, který je zase těsně spojen s hřídelí. V tomto okamžiku se mechanická energie páry přeměňuje na mechanickou energii rotorových turbín. Přesněji řečeno o principu činnosti tepelné elektrárny, mechanický účinek ovlivňuje rotor turbogenerátoru. To je způsobeno skutečností, že hřídel konvenčního rotoru a generátoru jsou těsně spojeny. A pak je tu poměrně známý, jednoduchý a srozumitelný proces přeměny mechanické energie na elektrickou energii v zařízení, jako je generátor.

Pohyb páry za rotorem

Po průchodu vodní páry turbínou výrazně poklesne její tlak a teplota a dostane se do další části stanice - do kondenzátoru. Uvnitř tohoto prvku dochází k obrácené přeměně páry na kapalinu. Pro splnění tohoto úkolu je uvnitř kondenzátoru chladicí voda, která tam vstupuje potrubím procházejícím uvnitř stěn zařízení. Poté, co se pára přemění zpět na vodu, je odčerpána čerpadlem kondenzátu a vstupuje do dalšího oddělení - odvzdušňovače. Je také důležité poznamenat, že čerpaná voda prochází regeneračními ohřívači.

Hlavním úkolem odvzdušňovače je odstraňovat plyny z přitékající vody. Současně s čištěním se kapalina také zahřívá stejným způsobem jakov regeneračních ohřívačích. K tomuto účelu se využívá teplo páry, které se odebírá z toho, co následuje do turbíny. Hlavním účelem odvzdušňovací operace je snížení obsahu kyslíku a oxidu uhličitého v kapalině na přijatelné hodnoty. To pomáhá snížit rychlost koroze na cestách, které přivádějí vodu a páru.

Stanice na uhlí

Je zde vysoká závislost principu provozu tepelných elektráren na typu použitého paliva. Z technologického hlediska je nejobtížněji realizovatelnou látkou uhlí. Navzdory tomu jsou suroviny hlavním zdrojem výživy v těchto zařízeních, která tvoří přibližně 30 % z celkového podílu stanic. Kromě toho se plánuje zvýšení počtu takových objektů. Za zmínku také stojí, že počet funkčních oddílů potřebných pro provoz stanice je mnohem větší než u jiných typů.

Jak fungují uhelné tepelné elektrárny

Aby stanice fungovala nepřetržitě, je po kolejích neustále přiváženo uhlí, které se vykládá pomocí speciálních vykládacích zařízení. Dále jsou to prvky jako dopravníkové pásy, přes které je vyložené uhlí přiváděno do skladu. Dále palivo vstupuje do drtírny. V případě potřeby je možné obejít proces dodávání uhlí do skladu a převést jej přímo do drtičů z vykládacích zařízení. Po průchodu tímto stupněm se drcená surovina dostává do bunkru surového uhlí. Dalším krokem je dodávka materiálu skrzpodavače pro mlýny na práškové uhlí. Dále je uhelný prach pomocí pneumatického způsobu dopravy přiváděn do bunkru uhelného prachu. Při průchodu touto cestou látka obchází takové prvky, jako je separátor a cyklon, a z bunkru již vstupuje přes podavače přímo do hořáků. Vzduch procházející cyklonem je nasáván ventilátorem mlýna, poté je přiváděn do spalovací komory kotle.

Pohyb plynu vypadá dále takto. Těkavé látky vytvořené ve spalovací komoře postupně procházejí zařízeními, jako jsou plynové kanály kotelny, a pak, pokud je použit systém přihřívání, je plyn dodáván do primárního a sekundárního přehříváku. V tomto prostoru, stejně jako v ekonomizéru vody, plyn vydává své teplo k ohřevu pracovní tekutiny. Dále je instalován prvek zvaný přehřívač vzduchu. Zde se tepelná energie plynu využívá k ohřevu přiváděného vzduchu. Po průchodu všemi těmito prvky přechází těkavá látka do lapače popela, kde se čistí od popela. Kouřová čerpadla poté plyn vytáhnou a uvolní do atmosféry pomocí plynového potrubí.

TPP a NPP

Poměrně často vyvstává otázka, co je společné mezi tepelnými a jadernými elektrárnami a zda existuje podobnost v principech provozu tepelných elektráren a jaderných elektráren.

Pokud mluvíme o jejich podobnostech, pak jich je několik. Za prvé, oba jsou postaveny tak, že ke své práci využívají přírodní zdroj, kterým je fosilie a vykopávky. Kromě,lze poznamenat, že oba objekty jsou zaměřeny na výrobu nejen elektrické energie, ale také tepelné energie. Podobnosti v principech činnosti spočívají také v tom, že tepelné elektrárny a jaderné elektrárny mají do procesu zapojeny turbíny a parogenerátory. Následují jen některé rozdíly. Mezi ně patří i to, že například náklady na výstavbu a elektřinu získanou z tepelných elektráren jsou mnohem nižší než z jaderných elektráren. Ale na druhou stranu jaderné elektrárny neznečišťují ovzduší, pokud je odpad správně likvidován a nedochází k haváriím. Zatímco tepelné elektrárny díky svému principu činnosti neustále vypouštějí do atmosféry škodlivé látky.

Zde je hlavní rozdíl v provozu jaderných elektráren a tepelných elektráren. Jestliže se v tepelných zařízeních tepelná energie ze spalování paliva nejčastěji převádí na vodu nebo přeměňuje na páru, tak v jaderných elektrárnách se energie odebírá ze štěpení atomů uranu. Výsledná energie se rozchází při ohřevu různých látek a voda se zde používá poměrně zřídka. Kromě toho jsou všechny látky v uzavřených uzavřených okruzích.

Zásobování teplem

Na některých TPP mohou jejich schémata umožňovat takový systém, který vytápí samotnou elektrárnu i přilehlou vesnici, pokud existuje. Do síťových ohřívačů tohoto bloku je odebírána pára z turbíny a je zde i speciální vedení pro odvod kondenzátu. Voda je dodávána a odváděna speciálním potrubním systémem. Elektrická energie, která bude tímto způsobem vytvořena, je odvedena z elektrického generátoru a přenesena ke spotřebiteli,procházející zvyšovacími transformátory.

Hlavní vybavení

Pokud mluvíme o hlavních prvcích provozovaných v tepelných elektrárnách, pak jsou to kotelny a také turbínové instalace spárované s elektrickým generátorem a kondenzátorem. Hlavní rozdíl mezi hlavním zařízením a doplňkovým zařízením je v tom, že má standardní parametry, pokud jde o jeho výkon, produktivitu, parametry páry, ale i sílu napětí a proudu atd. Lze také poznamenat, že typ a počet zákl. prvky se vybírají v závislosti na tom, kolik energie potřebujete získat z jednoho TPP a také podle režimu jeho provozu. K bližšímu pochopení této problematiky může pomoci animace principu fungování tepelné elektrárny.