Тэс — это что такое? тэс и тэц: различия

Нетрадиционные источники электроэнергии

Нетрадиционные источники представлены геотермальными электростанциями (рис. 1), работающими на тепловой энергии, поступающей из земных недр. Чем глубже от поверхности земли, тем выше температура данного слоя. В России такие установки построены на Камчатке и на Курильских островах.

Существуют конструкции приливных электростанций (рис. 2), которые функционируют от энергии, создаваемой приливами и отливами в самом узком месте искусственного залива, отсеченного от моря. В качестве примера можно привести опытную Кислогубскую ПЭС, возведенную на Кольском полуострове.

Классификация электростанций включает в себя солнечные и ветровые альтернативные установки (рис. 3). Все виды таких систем обеспечивают электроэнергией небольшие предприятия и производства, используются в частном секторе для удовлетворения бытовых потребностей. В основном, это районы и места, где отсутствует централизованное электроснабжение и нет возможности подключиться к обычным ЛЭП.

Энергетическое топливо

Так как большинство из традиционных электростанций и источников теплоснабжения выделяют энергию из невозобновляемых ресурсов, вопросы добычи, переработки и доставки топлива чрезвычайно важны в энергетике. В традиционной энергетике используются два принципиально отличных друг от друга видов топлива.

Органическое топливо

В зависимости от агрегатного состояния органическое топливо делится на газообразное, жидкое и твёрдое, каждое из них в свою очередь делится на естественное и искусственное. Доля такового топлива в мировом энергобалансе составляла в 2000 году около 65%, из которых 39% приходились на уголь, 16% на природный газ, 9% на жидкое топливо(2000г). В 2010 году по данным BP доля ископаемого органического топлива 87%, в том числе: нефть 33,6%, уголь 29,6% газ 23,8%. Tо же по данным «Renewable21» 80,6%, не считая традиционной биомассы 8,5%.

Газообразное

Естественным топливом является природный газ, искусственным:

  • Генераторный газ;
  • Коксовый газ;
  • Доменный газ;
  • Продукты перегонки нефти;
  • Газ подземной газификации;
  • Синтез-газ.

Жидкое

Естественным топливом является нефть, искусственным называют продукты его перегонки:

  • Бензин;
  • Керосин;
  • Соляровое масло;
  • Мазут.

Твёрдое

Естественным топливом являются:

Ископаемое топливо:

  • Торф;
  • Бурый уголь;
  • Каменный уголь;
  • Антрацит;
  • Горючий сланец;

Растительное топливо:

  • Дрова;
  • Древесные отходы;
  • Топливные брикеты;
  • Топливные гранулы.

Искусственным твёрдым топливом являются:

  • Древесный уголь;
  • Кокс и полукокс;
  • Углебрикеты;
  • Отходы углеобогащения.

Что такое ТЭЦ?

Само название данного объекта напоминает предыдущее, и на самом деле, ТЭЦ, как и тепловые электростанции преобразуют тепловую энергию сжигаемого топлива. Но помимо электроэнергии теплоэлектроцентрали (так расшифровывается ТЭЦ) поставляют потребителям тепло. ТЭЦ особенно актуальны в холодных климатических зонах, где нужно обеспечить жилые дома и производственные здания теплом. Именно поэтому ТЭЦ так много в России, где традиционно используется центральное отопление и водоснабжение городов.

По принципу работы ТЭЦ относятся к конденсационным электростанциям, но в отличие от них, на теплоэлектроцентралях часть выработанной тепловой энергии идет на производство электричества, а другая часть – на нагрев теплоносителя, который и поступает к потребителю.
ТЭЦ более эффективна по сравнению с обычными ТЭС, поскольку позволяет использовать полученную энергию по максимуму. Ведь после вращения электрогенератора пар остается горячим, и эту энергию можно использовать для отопления.

Помимо тепловых, существуют атомные ТЭЦ, которые в перспективе должны сыграть ведущую роль в электро- и теплоснабжении северных городов.

Области использования солнечных коллекторов

Они востребованы там, где предполагается применение тепла. Технология производства солнечных коллекторов была создана в 1908 году. Уильям Бейли из компании Carnegie Steel Company разработал коллектор со специальным изолированным корпусом и медными трубками. Любой солнечный коллектор скапливает энергию в трубках и металлических пластинах, установленных на крыше здания. Для максимального поглощения радиации трубки выкрашены в черный цвет. Они располагаются в стеклянном либо пластмассовом корпусе, слегка наклонены к югу, чтобы в полной мере поглощать солнечный свет.

Коллектор можно представить в качестве небольшой теплицы, аккумулирующей тепло под стеклянной панелью. Так как солнечная радиация распределена равномерно по поверхности, коллектор должен обладать большой площадью. Солнечные коллекторы могут обеспечивать хозяйство горячей водой для стирки, мытья и приготовления пищи, либо использоваться для предварительного нагрева воды для существующих водонагревателей.

Юго-Западная, Санкт-Петербург

В нашей стране известностью пользуется Западная ТЭЦ, которая расположена в Санкт-Петербурге. Зарегистрирована как ОАО «Юго-Западная ТЭЦ». Строительство этого современного объекта преследовало сразу несколько функций:

  • Компенсация сильного дефицита тепловой энергии, который мешал интенсификации программы жилищного строительства.
  • Повышение надежности и энергетической эффективности городской системы в целом, так как именно с этим аспектом имел проблемы Санкт-Петербург. ТЭЦ позволила частично решить эту проблему.

Но эта станция известна еще и тем, что одной из первых в России стала соответствовать строжайшим экологическим требованиям. Для нового предприятия городское правительство выделило площадь более 20 Га. Дело в том, что под строительство была отведена резервная площадь, оставшаяся от Кировского района. В тех краях был старый сборник золы от ТЭЦ-14, а потому район был не пригоден для строительства жилья, но чрезвычайно удачно расположен.

Запуск состоялся в конце 2010 года, причем на церемонии присутствовало практически все руководство города. В строй были введены две новейшие автоматические котельные установки.

Исполнения мини-тэц

Контейнерное и цеховое исполнение — два основных вида монтажа мини-тэц

За исключением некоторых специальных ситуаций, считается что контейнерное исполнение мини-тэц более экономично и оправдано, если мини-тэц состоит из одной или двух газопоршневых установок. При монтаже контейнерной (или блок-модульной) мини-тэц на строительную площадку приезжает уже практически полностью готовое решение, где все кабеля уже проложены, трубы опрессованны, а системы газоснабжения, вентиляции и пожаротушения смонтированы и имеют соответствующие сертификаты. Не смотря на то, что контейнерная мини-тэц приезжает в частично разобранном состоянии, где с крыши контейнеры для удобства транспортировки сняты все внешние элементы, окончательный монтаж достаточно прост. Кроме того, контейнерная экспликация оборудования удобна и оправдана, когда производится поэтапный ввод мощностей в работу, по мере роста потребностей предприятия, или же когда место работы оборудования удалено от инфраструктуры (месторождения, перекачивающие станции). Следует заметить, что по своим габаритам, стоимости и наполненности контейнера для одной и той же ГПУ могут отличаться в несколько раз, от простого и бюджетного исполнения из сэндвич-панель, до полноценных энергомодулей с цельносварными конструкциями (на фото). Одно из дополнительны преимуществ контейнерного вида является тот факт, что весь энергомодуль является законченным единым изделием, для которого уже не требуется проектирование внутренних элементов.

Цеховое исполнение, когда все элементы мини-тэц поставляются и размещаются отдельно в специальном здании, так же востребовано. Во-первых, газопоршневые электростанции часто размещают в существующих зданиях котельной, в рамках реконструкции заменяя устаревшие котлы (к примеру, ДКВР-ы или ПТВМ-ы) на современную когенерационную установку. Во-вторых, при более чем трёх устанавливаемых ГПУ отдельное здание более практично как с точки зрения экономии средств, так и с точки зрения удобства обслуживания ГПУ. В третьих, если на предприятии одновременно строится и котельная, и тепловой узел, и когенерационная установка, их часто располагают вместе, в едином энергоблоке.

Контейнерное исполнение

  • Имеет наивысшую степень готовности
  • Просто проектировать, просто монтировать.
  • Дешевле, когда устанавливается одна или две ГПУ
  • Сложнее обслуживать

Цеховое исполнение, в здании

  • Все элементы проектируются и монтируются отдельно
  • Быстрее срок поставки, дольше срок монтажа
  • Дешевле, когда устанавливается более трёх ГПУ
  • Легче обслуживать

При правильном выборе мини-тэц , его типа, мощности, исполнения и режима работы с сетью ЗАО «Автономный Энергосервис» обеспечивает эффективную работа с выработкой электроэнергии в 2-3 раза дешевле сетевых тарифов. При этом дополнительный эффект достигается за счет утилизации бесплатного тепла.

Газопоршневые электростанцииПример расчета окупаемости мини-ТЭСЗавершенные проекты

Топливо

На ТЭЦ используют твёрдое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие большей близости ТЭЦ к населённым местам на них шире (по сравнению с ГРЭС) используют более ценное, меньше загрязняющее атмосферу твёрдыми выбросами топливо — мазут и газ. Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твёрдыми частицами используют (как и на ГРЭС) золоуловители, для рассеивания в атмосфере твёрдых частиц, окислов серы и азота сооружают дымовые трубы высотой до 200—250 м. ТЭЦ, сооружаемые вблизи потребителей тепла, обычно отстоят от источников водоснабжения на значительном расстоянии. Поэтому на большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями — градирнями. Прямоточное водоснабжение на ТЭЦ встречается редко.

На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используют газовые турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счёт тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине. В качестве ТЭЦ могут работать также парогазовые электростанции (оснащенные паротурбинными и газотурбинными агрегатами) и атомные электростанции.

ТЭЦ — основное производственное звено в системе централизованного теплоснабжения.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Чистое сжигание угля (Clean Coal)

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Примечания

  1. . Минэнерго России. Дата обращения 15 сентября 2021.
  2. ↑ . Системный оператор ЕЭС России. Дата обращения 14 сентября 2019.
  3. . Российская газета. Дата обращения 15 сентября 2021.
  4. . EY. Дата обращения 15 сентября 2021.
  5. . Минэнерго России. Дата обращения 15 сентября 2021.
  6. , с. 105.
  7. , с. 42.
  8. . Музей истории Мосэнерго. Дата обращения 15 сентября 2019.
  9. , с. 169—173.
  10. , с. 99.
  11. , с. 270-271.
  12. , с. 268-270.
  13. . Квадра. Дата обращения 15 сентября 2021.
  14. . Интер РАО. Дата обращения 15 сентября 2021.
  15. . Силовые машины. Дата обращения 15 сентября 2021.
  16. . Силовые машины. Дата обращения 15 сентября 2021.
  17. . Музей истории Мосэнерго. Дата обращения 15 сентября 2019.
  18. . ТриГенерация. Дата обращения 15 сентября 2021.
  19. . РБК. Дата обращения 15 сентября 2021.
  20. . ОГК-2. Дата обращения 15 сентября 2021.

Назначение теплоэлектроцентралей. Принципиальная схема ТЭЦ

ТЭЦ (теплоэлектроцентрали) — предназначены для централизованного снабжения потребителей теплом и электроэнергией. Их отличие от КЭС в том, что они используют тепло отработавшего в турбинах пара для нужд производства, отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. Из-за такого совмещения выработки электроэнергии и тепла достигается значительная экономия топлива в сравнении с раздельным энергоснабжением (выработкой электроэнергии на КЭС и тепловой энергии на местных котельных). Благодаря такому способу комбинированного производства, на ТЭЦ достигается достаточно высокий КПД, доходящий до 70%. Поэтому ТЭЦ получили широкое распространение в районах и городах с высоким потреблением тепла. Максимальная мощность ТЭЦ меньше, чем КЭС.

ТЭЦ привязаны к потребителям, т.к. радиус передачи теплоты (пара, горячей воды) составляет приблизительно 15 км. Загородные ТЭЦ передают горячую воду при более высокой начальной температуре на расстояние до 30 км. Пар для производственных нужд давлением 0.8-1.6 МПа может быть передан на расстояние не более 2-3 км. При средней плотности тепловой нагрузки мощность ТЭЦ обычно не превышает 300-500 МВт. Только в крупных городах, таких как Москва или Санкт-Петербург с большой плотностью тепловой нагрузки имеет смысл строить станции мощностью до 1000-1500 МВт.

Мощность ТЭЦ и тип турбогенератора выбирают в соответствии с потребностями в тепле и параметрами пара, используемого в производственных процессах и для отопления. Наибольшее применение получили турбины с одним и двумя регулируемыми отборами пара и конденсаторами (см. рис). Регулируемые отборы позволяют регулировать выработку тепла и электроэнергии.

Режим ТЭЦ — суточный и сезонный — определяется в основном потреблением тепла. Станция работает наиболее экономично, если ее электрическая мощность соответствует отпуску тепла. При этом в конденсаторы поступает минимальное количество пара. Зимой, когда спрос на тепло максимален, при расчетной температуре воздуха в часы работы промпредприятий нагрузка генераторов ТЭЦ близка к номинальной. В периоды, когда потребление тепла мало, например летом, а также зимой при температуре воздуха выше расчетной и в ночные часы электрическая мощность ТЭЦ, соответствующая потреблению тепла, уменьшается. Если энергосистема нуждается в электрической мощности, ТЭЦ должна перейти в смешанный режим, при котором увеличивается поступление пара в части низкого давления турбин и в конденсаторы. Экономичность электростанции при этом снижается.

Максимальная выработка электроэнергии теплофикационными станциями «на тепловом потреблении» возможна только при совместной работе с мощными КЭС и ГЭС, принимающими на себя значительную часть нагрузки в часы снижения потребления тепла.

Основные принципы работы ТЭС

Прежде чем перейти к рассмотрению самого принципа работы, необходимо понять, о какой именно станции идет речь. Стандартное устройство таких объектов включает в себя такую систему, как промежуточный перегрев пара. Она необходима потому, что тепловая экономичность схемы с наличием промежуточного перегрева, будет выше, чем в системе, где она отсутствует. Если говорить простыми словами, принцип работы ТЭС, имеющей такую схему, будет гораздо эффективнее при одних и тех же начальных и конечных заданных параметрах, чем без нее. Из всего этого можно сделать вывод, что основа работы станции — это органическое топливо и нагретый воздух.

Типы тепловых электростанций

Типы тепловых электростанций — важный вопрос. Ответ на него расскажет, каким образом появляется необходимая энергия. Сегодня постепенно вносятся серьезные изменения, где главным источником энергетики окажутся альтернативные виды, но пока их применение остается нецелесообразным.

  1. Конденсационные (КЭС);
  2. Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ);
  3. Государственные районные электростанции (ГРЭС).

Электростанция ТЭС потребует подробного описания. Виды различны, поэтому только рассмотрение объяснит, почему осуществляется строительство такого масштаба.

Конденсационные (КЭС)

Виды тепловых электростанций начинаются с конденсационных. Такие ТЭЦ применяются исключительно для выработки электроэнергии. Чаще всего она аккумулируется, сразу не распространяясь. Конденсационный метод обеспечивает максимальный КПД, поэтому подобные принципы считаются оптимальными. Сегодня во всех странах выделяют отдельных объекты крупного масштаба, обеспечивающие обширные регионы.

Постепенно появляются атомные установки, заменяющие традиционное топливо. Только замена остается дорогостоящим и длительным процессом, так как работа на органическом топливе отличается от иных способов. Причем отключение ни одной станции невозможно, ведь в таких ситуациях целые области остаются без ценной электроэнергии.

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

ТЭЦ используются сразу для нескольких целей. В первую очередь они используются для получения ценной электроэнергии, но сжигание топлива также остается полезным для выработки тепла. За счет этого теплофикационные электростанции продолжают применяться на практике.

Государственные районные электростанции

Общие сведения о современных тепловых электростанциях не отмечают ГРЭС. Постепенно они остаются на заднем плане, теряя свою актуальность. Хотя государственные районные электростанции остаются полезными с точки зрения объемов выработки энергии.

Разные виды тепловых электростанций дают поддержку обширным регионам, но все равно их мощность недостаточна. Во времена СССР осуществлялись крупномасштабные проекты, которые сейчас закрываются. Причиной стало нецелесообразное использование топлива. Хотя их замена остается проблематичной, так как преимущества и недостатки современных ТЭС в первую очередь отмечают большие объемы энергии.

Какие электростанции являются тепловыми? Их принцип построен на сжигании топлива. Они остаются незаменимыми, хотя активно ведутся подсчеты по равнозначной замене. Тепловые электростанции преимущества и недостатки продолжают подтверждать на практике. Из-за чего их работа остается необходимой.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Газотурбинные электростанции

Основу современных газотурбинных электростанций составляют газовые турбины мощностью 25-100 МВт. Упрощенная принципиальная схема энергоблока газотурбинной электростанции представлена на рис.12.

Рис.12. Принципиальная технологическая схема электростанции с газовыми турбинами КС — камера сгорания; КП — компрессор; ГТ — газовая турбина; G — генератор; Т — трансформатор; М — пусковой двигатель

Топливо (газ, дизельное горючее) подается в камеру сгорания, туда же компрессором нагнетается сжатый воздух. Горячие продукты сгорания отдают свою энергию газовой турбине, которая вращает компрессор и синхронный генератор. Запуск установки осуществляется при помощи разгонного двигателя и длится 1-2 мин, в связи с чем газотурбинные установки (ГТУ) отличаются высокой маневренностью и пригодны для покрытия пиков нагрузки в энергосистемах. Основная часть теплоты, получаемая в камере сгорания ГТУ, выбрасывается в атмосферу, поэтому общий КПД таких электростанций составляет 25-30%.

Для повышения экономичности газовых турбин разработаны парогазовые установки (ПГУ), В них топливо сжигается в топке парогенератора, пар из которого направляется в паровую турбину. Продукты сгорания из парогенератора, после того как они охладятся до необходимой температуры, направляются в газовую турбину. Таким образом, ПГУ имеет два электрических генератора, приводимых во вращение: один — газовой турбиной, другой — паровой турбиной.

Сначала опишем принцип работы оборудования ТЭЦ

схема работы тепловой электростанции

На Тепловой электрической станции принята схема с поперечными связями.

О том каким образом осуществляется выбор оборудования мы ранее писали в статье выбор оборудования тепловой электростанции.

Химочищенная вода поступающая из ХВО подогревается в подогревателях химочищенной воды и далее направляется в деаэратор.

Система конденсата и питательной воды

Конденсат после подогревателей ХОВ — направляется в конденсатный бак, куда также направляется конденсат от струйных, подогревателей турбины. Конденсат из конденсатного бака насосами перекачивается через охладитель выпара в деаэратор.

После деаэрации питательная вода с помощью питательных насосов подается в паровые котлы. Острый пар из котлов подается на общестанционный коллектор пара, откуда направляется к стопорным клапанам турбин.

Пар на производство

На данной ТЭЦ установлены 3 котла Е-160-3,9-440 ГМ и 3 турбины ПР-13/15,8-3,4/1,5/0,6

Турбины обеспечивают параллельную работу по отпуску пара в общий паровой коллектор с редукционно-охладительными установками (РОУ), находящимися в горячем резерве.

Производственный отбор (параметры пара Р=1,5МПа, t=340°C от трех турбин направляется в охладитель пара, где его температура снижается до 250 С. Отбор полностью обеспечивает потребителей — 85 т/ч зимой и 64 т/ч летом.

Отборы турбин

Пар от выхлопа турбин с параметрами Р=0,6МПа и, t=250 C направляется:

на деаэраторы ДП -500/65;

  • на подогреватели химочищенной воды;
  • на охладители пара 0,6 МПа, где его температура снижается до 180°С, и далее на технологические нужды комбината и на отопление.
  • Количества пара полностью покрывает потребности комбината летом (325 т/ч), возможно даже придется снизить выработку пара до 440 т/ч. Зимние нагрузки (664 т/ч) будут покрываться на 50% (335 т/ч).

Как работает тепловая электростанция

В основе работы тепловой электростанции лежат свойства пара, которыми он обладает. Вода, превращенная в пар, несет в себе большое количество энергии. Именно эту энергию направляют на вращение турбин, которые должны вырабатывать электричество.

Как правило, на тепловых электростанциях в качестве топлива используется уголь. Выбор этого топлива очень логичен, ведь именно угля на нашей планете еще очень и очень много. В отличии от нефти и газа, которых пока хватает, но уже маячит перспектива истощения их запасов.

Калининградская ТЭЦ.

Выше я сказал, что 60 процентов получаемой в мире энергии вырабатывается ТЭС. Если говорить о станциях, которые работают на угле, их доля достигает примерно 25 процентов. Это лишний раз подтверждает, что угля у нас много.

Для работы станции его заранее измельчают. Это может делаться в рамках станционного комплекса, но проще это сделать где-то в другом месте.

Измельченный уголь попадает на станцию на начальном этапе производства энергии. При его сжигании разогревается котел, в который и попадает вода. Температура котла может меняться, но его главной задачей является максимальный нагрев пара. Сам пар получается из воды, которая так же поступает на станцию.

Когда вода нагревается в котле, она в виде пара попадает на отдельный блок генератора, где под большим давлением раскручивает турбины. Именно эти турбины и вырабатывают энергию.

Примерно так выглядят принцип работы тепловых электростанций.

Казалось бы, что на этом надо заканчивать, ”заправлять” в котлы новый уголь и подливать воду, но не все так просто. На этапе турбины у потерявшего свою силу и остывшего пара есть два пути. Первый — в циклическую систему повторного использования, второй — в магистраль теплоснабжения. Нагревать воду для отопления отдельно нет смысла. Куда проще отобрать ее после того, как она приняла участие в выработке электричества. Так получается намного эффективнее.

Остывшая вода попадает в градирни, где охлаждается и очищается от примесей серы и других веществ, которыми она насытилась. Охлаждение может показаться нелогичным, ведь это оборотная вода и ее все равно надо будет снова нагревать, но технологически охлаждение очень оправдано, ведь какое-то оборудование просто не может работать с горячей водой.

Принцип работы градирни.

После этого вода или проходит через системы предварительного подогрева, или сразу поступает в котлы. Примерно так и выглядит схема работы тепловой электростанции. Есть, конечно, тонкости вроде резервуаров, отстойников, каналов, змеевиков и прочего оборудования, но оно разнится от станции к станции и останавливаться на нем подробно не стоит. Такое оборудование не влияет на принцип работы электростанции, который я описал.

Так выглядит турбина, когда она открыта и находится на обслуживании.

Есть и другие электростанции, которые работают на мазуте, газе и других видах горючих материалов, извлекаемых из недр планеты, но принцип их работы примерно один и тот же — горячий водяной пар крутит турбину, а топливо используется для получения этого пара.