Войти
Электростанция Мохаве, пароэлектрическая электростанция мощностью 1580 МВт недалеко от Лафлина, Невада, питаемая уголь пароэлектрическая электростанция - это электростанция, в которой электрический генератор приводится в действие паром. Вода нагревается, превращается в пар и вращает паровую турбину, которая приводит в действие электрический генератор. После прохождения через турбину пар конденсируется в конденсаторе . Наибольшие различия в конструкции пароэлектрических электростанций обусловлены разными источниками топлива.
Почти все угольные, ядерные, геотермальные, солнечные тепловые электрические электростанции, мусоросжигательные заводы Как и многие электростанции, работающие на природном газе, являются пароэлектрическими. Природный газ часто сжигается в газовых турбинах, а также в котлах. Отработанное тепло газовой турбины можно использовать для повышения пара в установке с комбинированным циклом , что повышает общий КПД.
В мире большая часть электроэнергии производится пароэлектрическими электростанциями, которые производят около 89% всей электроэнергии. Единственные другие типы станций, которые в настоящее время имеют значительный вклад, - это гидроэлектростанции и газотурбинные установки, которые могут сжигать природный газ или дизельное топливо. Фотоэлектрические панели, ветряные турбины и геотермальные установки с двойным циклом также не являются паровыми электрическими, но в настоящее время вырабатывают мало электроэнергии.
Поршневые паровые машины использовались для механических источников энергии с 18 века, с заметными улучшениями, внесенными Джеймсом Ваттом. Самые первые коммерческие центральные электростанции в Нью-Йорке и Лондоне в 1882 году также использовали поршневые паровые двигатели. По мере увеличения размеров генераторов в конечном итоге взяли на себя турбины из-за более высокой эффективности и более низкой стоимости строительства. К 1920-м годам любая центральная станция мощностью более нескольких тысяч киловатт будет использовать турбинный двигатель.
КПД обычной пароэлектрической электростанции, определяемый как энергия, произведенная установкой, деленная на теплотворную способность потребляемого ею топлива, обычно составляет от 33 до 48%, ограничены, поскольку все тепловые двигатели подчиняются законам термодинамики (см.: цикл Карно ). Остальная энергия должна покинуть растение в виде тепла. Это отработанное тепло может быть удалено с помощью охлаждающей воды или в градирнях. (когенерация использует отработанное тепло для централизованного теплоснабжения ). Важный класс паровых электростанций связан с опреснительными установками, которые обычно находятся в пустынных странах с большими запасами природного газа. В этих установках пресная вода и электричество являются одинаково важными продуктами.
Поскольку эффективность установки в основном ограничивается соотношением абсолютных температур пара на входе и выходе турбины, для повышения эффективности требуется использование пара с более высокой температурой и, следовательно, более высоким давлением. Исторически другие рабочие жидкости, такие как ртуть, экспериментально использовались в электростанции с паровой ртутной турбиной, поскольку они могут достигать более высоких температур, чем вода, при более низких рабочих давлениях. Однако плохие свойства теплопередачи и очевидная опасность токсичности исключили использование ртути в качестве рабочего тела.
Схема типичного поверхностного конденсатора с водяным охлаждением Пароэлектрические электростанции используют поверхностный конденсатор, охлаждаемый циркулирующей водой трубки. Пар, который использовался для вращения турбины, выходит в конденсатор и конденсируется, когда входит в контакт с трубками, заполненными холодной циркулирующей водой. Конденсированный пар, обычно называемый конденсатом. выводится из нижней части конденсатора. На соседнем изображении представлена диаграмма типичного поверхностного конденсатора.
Для достижения максимальной эффективности температура в конденсаторе должна поддерживаться на минимально возможном уровне, чтобы достичь минимально возможного давления в конденсируемом паре. Поскольку температуру конденсатора почти всегда можно поддерживать значительно ниже 100 ° C, когда давление пара воды намного меньше атмосферного давления, конденсатор обычно работает при вакууме. Таким образом, необходимо предотвратить утечку неконденсируемого воздуха в замкнутый контур. Установкам, работающим в жарком климате, возможно, придется снизить производительность, если их источник охлаждающей воды конденсатора станет теплее; к сожалению, это обычно совпадает с периодами высокого потребления электроэнергии для кондиционирования воздуха. Если хороший источник охлаждающей воды недоступен, можно использовать градирни для отвода отработанного тепла в атмосферу. Большая река или озеро также могут использоваться в качестве радиатора для охлаждения конденсаторов; Повышение температуры в естественных водах может иметь нежелательные экологические последствия, но может также в некоторых случаях привести к повышению улова рыбы.
A цикл Ренкина с двухступенчатой паровой турбиной и один нагреватель питательной воды. В случае обычной пароэлектрической электростанции, использующей барабанный котел, поверхностный конденсатор удаляет скрытую теплоту парообразования из пар, когда он меняет состояние с пара на жидкость. Затем конденсатный насос перекачивает конденсатную воду через нагреватель питательной воды, который повышает температуру воды за счет использования отводимого пара из различных ступеней турбины.
Предварительный нагрев питательной воды снижает сопутствующие необратимости в производстве пара и, следовательно, улучшает термодинамический КПД системы. Это снижает эксплуатационные расходы установки, а также помогает избежать теплового удара металла котла, когда питательная вода возвращается в паровой цикл.
Как только эта вода окажется внутри бойлера или парогенератора, процесс добавления скрытой теплоты парообразования начинается. Котел передает энергию воде за счет химической реакции сжигания какого-либо вида топлива. Вода поступает в котел через участок конвекционного канала, называемый экономайзером. Из экономайзера он попадает в паровой барабан, откуда спускается по сливным трубам к нижним входным коллекторам водяной стены. Из входных коллекторов вода поднимается через водяные стены. Часть его превращается в пар из-за тепла, выделяемого горелками, расположенными на передней и задней стенках (как правило). Из водяных стенок смесь воды и пара попадает в паровой барабан и проходит через серию паро-водоотделителей, а затем сушилки внутри парового барабана. пароотделители и осушители удаляют капли воды из пара; жидкая вода, переносимая в турбину, может вызвать разрушительную эрозию лопаток турбины. и цикл через водяные стены повторяется. Этот процесс известен как естественная циркуляция.
Геотермальная электростанция в Исландии Геотермальные электростанции не нуждаются в котле, поскольку они используют естественные источники пара. Теплообменники могут использоваться там, где геотермальный пар очень агрессивен или содержит чрезмерное количество взвешенных твердых частиц. Атомные установки также кипятят воду, чтобы поднять пар, либо напрямую пропуская рабочий пар через реактор, либо используя промежуточный теплообменник.
После того, как пар кондиционируется сушильным оборудованием внутри барабана, он направляется по трубопроводу из верхней части барабана в тщательно продуманную систему трубок в различных частях котла, областях известный как перегреватель и подогреватель. Пар набирает энергию и перегревается выше температуры насыщения. Затем перегретый пар направляется по магистральным паропроводам к клапанам турбины высокого давления.
