Теплові електричні станції
Теплоенергетика охоплює одержання тепла в процесі згоряння органічного палива та перетворення його в інші види енергії (механічну, електричну). На теплових електростанціях як первинне джерело енергії використовують органічне паливо. Паливо – горючі речовини, основною складовою яких є вуглець. Воно застосовується з метою одержання в процесі спалювання теплової енергії, а також як сировина в хімічній промисловості. Найчастіше використовують такі види природного палива: вугілля кам'яне, вугілля буре, нафта, гази природні горючі, сланці горючі, торф, деревина. Усі вони (крім деревини) відносяться до горючих копалин. В них міститься основна частина активного вуглецю планети (більше 90%, решта – у живих організмах). За рахунок спалювання перерахованих палив одержують близько 75% усієї споживаної енергії.
Підготовка твердого палива до спалювання передбачає збагачення, помел та сушіння палива. Підготовка мазуту полягає в його підігріві, очищенні від механічних домішок, а іноді в Обробці спеціальними присадками. В процесі спалювання палива хімічно зв'язана енергія перетворюється в теплову, яка розігріває в котлах воду і перетворює її на перегріту пару. Температура пари становить 540°С, а тиск досягає величини 3,5-6,5 кПа. Потік перегрітої пари спрямовується на лопаті турбіни, яка приводить до обертання ротор електричного генератора. З метою підвищення ККД турбінної установки відпрацьована пара проходить через конденсатор і деаератор. Конденсатори охолоджуються водою з джерел зовнішнього постачання (річка, водосховище і т. ін.). У конденсаторі охолоджувальній воді передається близько 55% теплоти пари. Ця частина теплоти не використовується. Саме ці витрати енергії використовуються в ТЕЦ для підігріву води та опалення житла. Тому ТЕЦ будуються в безпосередній близькості біля індустріальних міст.
Послідовність операцій отримання електроенергії на теплових електростанціях складається з послідовних ланцюгів (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Послідовність операцій отримання електроенергії на теплових електростанціях.
За енергетичним устаткуванням ТЕС поділяють на паротурбінні, газотурбінні та дизельні.
Паротурбінні електростанції (ПТЕС). Основне енергетичне устаткування ПТЕС: котлоагрегати, парові турбіни, турбогенератори та інше обладнання. Паротурбінні електростанції поділяють на конденсаційні (КЕС) та теплоелектроцентральні (ТЕЦ). На КЕС тепло, яке отримали в процесі спалювання палива, перетворюється на енергію водяної пари, яка подається у конденсаційну турбіну. Тут внутрішня енергія пари перетворюється спочатку в механічну енергію обертання турбіни, а потім електричним генератором в електричний струм. Відпрацьована пара відводиться у конденсатор, звідки конденсат пари перекачується насосами знов у парогенератор. Таким чином забезпечується замкнений цикл використання пари.
На відміну від КЕС в ТЕЦ перегріта пара не повністю використовується у турбінах, а частково відбирається для потреб теплофікації. Комбіноване використання тепла значно підвищує економічність теплових електростанцій та суттєво знижує вартість виробленої енергії. До складу ТЕЦ входять: паливне господарство з системою підготовки палива до спалювання; котельне обладнання з установками водопідготовки та конденсатоочистки; система технічного водопостачання; система шлаковидалення; електротехнічне господарство та система контролю і автоматичного управління енергообладнанням.
Газотурбінні електростанції (ГТЁС) використовуються як резервні джерела енергії (25-110 МВт) для покривання навантаження в години “пік” або у разі виникнення в енергосистемах аварійних ситуацій. Також застосовують комбінування парогазового обладнання (ПГО), в якому продукти спалювання та нагріте повітря потрапляють у газову турбіну, а тепло відпрацьованих газів використовується для підігріву води або виробництва пари для парової турбіни низького тиску. ККД ГТЕС звичайно становить 26- 28%, потужність до декількох сотень МВт.
