Чем тэц отличается от кэс: Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ) — Что такое Теплоэлектроцентраль (ТЭЦ)?

Содержание

ТЭС, ГРЭС, КЭС, ТЭЦ: как работают тепловые электростанции

Когда туристы в лесу у костра поют под гитару песню про севшую у любви батарейку, то используют тепловую энергию от сжигания дров напрямую — чтобы согреться. Такие посиделки могут наполнить туристов энергией человеческого общения, но вот аккумулятор смартфона от костра не зарядить и лампочку не включить. Чтобы получить электрическую энергию с помощью сжигания органического топлива, люди строят тепловые электростанции. Рассказываем, как они работают, и почему ТЭС, ГРЭС, КЭС, ТЭЦ только звучат как волшебные слова, но ими не являются.

Тепловые электростанции (ТЭС) работают на ископаемом топливе. Оно сгорает в топке, и энергия химических связей переходит в тепловую энергию продуктов сгорания — воды и углекислого газа. Тепло нагревает воду в паровом котле и превращает ее в горячий пар, который под огромным давлением устремляется в турбину. На ее лопатках тепловая энергия пара превращается в механическую. Пар остывает и расширяется, а турбина раскручивается и вращает ротор электрогенератора, который преобразует механическую энергию вращения в электрическую.

Пройдя линии электропередач и трансформаторные подстанции, электрическая энергия попадает в дома, школы, магазины и заводы. Описанная схема считается классической, а ТЭС, работающие по ней, называют конденсационными, или КЭС.

Схема классической теплоэлектростанции

Словно офисный клерк в пятницу, водяной пар в КЭС после тяжелой работы в турбине «расслабляется и отдыхает» в конденсаторе. Там он превращается в воду и отправляется обратно в котел, где «в понедельник», то есть в новом рабочем цикле, его снова подогреют продукты сгорания топлива. Конденсация пара облегчает перекачку воды между турбинами и котлом, так как требуемая мощность насоса для перекачки пропорциональна расходу перекачиваемой среды, то есть объему, протекающему через насос в единицу времени.

Объем воды намного меньше, чем у пара, и конденсация позволяет снизить затраты энергии на перекачку.

В турбинах, наоборот, конденсации пара стремятся избегать, для чего на выходе из котла его дополнительно подогревают. Если этого не делать, образуются капли воды, которые могли бы ударяться о лопатки турбины с огромной скоростью и «подточить» даже суперсплавы, быстро разрушив турбину.

Паровые котлы можно «топить» чем угодно, но очистка топлива облегчает обслуживание и чистку оборудования, повышает надежность электростанции. Мазут — продукт нефтепереработки — очищают от серы, растворенных металлоорганических соединений и твердых примесей и подогревают до температуры текучести. Газ почти не нужно готовить — достаточно отделить от него сероводород. Уголь дробят, сушат и обжигают, а затем превращают в тонкую пыль, смешиваемую с воздухом.

Анатолий Дорохов

инженер на Московском нефтеперерабатывающем заводе

Сегодня в России мазут на ТЭС используется только как резервное топливо. Он содержит много серы, которая при сгорании дает вредные выбросы, поэтому от сжигания мазута стараются уйти.

«Меняются технологии, и оборудование станций совершенствуется, поэтому ТЭС перешли на природный газ, что значительно экологичнее, — пояснил Антолий. — А мазут мы, вместо сжигания, с помощью современных технологий перерабатываем в светлые нефтепродукты: бензин, авиационный керосин, дизельное топливо».

Если электростанция производит только электричество, ее можно разместить в любом удобном месте, — линии электропередач доставят энергию за сотни и тысячи километров. Самые крупные электростанции снабжают электричеством целые регионы — их называют государственными районными электростанциями, или ГРЭС. По сути, ГРЭС — это просто очень большая КЭС.

Первые тепловые электростанции в России и мире появились в конце XIX века, однако они значительно отличались от современных. Вместо турбин использовались поршни и цилиндры, а отработанный пар выпускался в атмосферу. Мощность и надежность этих установок намного уступали современным. Первая ТЭС в России появилась в 1883 году в Санкт-Петербурге и представляла собой паровой локомотив, соединенный с электрогенератором мощностью 35 киловатт. Теперь типичная ТЭС вырабатывает сотни, а ГРЭС — тысячи мегаватт. Самая крупная российская тепловая электростанция, Сургутская ГРЭС-2, работает на газе и генерирует 5660 мегаватт электрической мощности.

ПОЛЕЗНОЕ ТЕПЛО

На КЭС в электричество можно перевести до 30–40% энергии топлива. Увеличить этот показатель не позволяют законы термодинамики, а ограничения описывает теорема Карно. Но оставшиеся 60–70% можно использовать, — это тепловая энергия.

Теорема Карно определяет предельно достижимый КПД тепловой машины — установки, проводящей тепловую энергию в электрическую, механическую и другие виды. Предельный КПД зависит от температур рабочего тела на входе (Т₁) и выходе (Т₂) машины: КПД_макс = 1 – T₂/T₁. Чем больше отношение температур — тем выше предельный КПД. Но если нагреть пар выше 540 градусов Цельсия, начинается коррозия стальных паропроводов. Поэтому предельный КПД тепловой станции — примерно 62%. Реальный КПД (около 40%) составляет почти две трети от предельного, и это можно считать довольно высоким показателем в энергетической отрасли.

Передавать тепло потребителям помогают теплоэлектроцентрали, или ТЭЦ. Они отличаются от ТЭС тем, что водяной пар, отработав в турбине, направляется не в конденсатор и обратно в котел, а в теплообменник, и превращает холодную воду в кипяток. По магистральным трубопроводам горячая вода попадает в котельные и оттуда — в наши водопроводы и системы отопления.

Турбина тепловой электростанции на промышленном объекте

Общая эффективность использования энергии топлива — электрическая плюс тепловая — на ТЭЦ может достигать внушительных 70 и даже 85%. ТЭЦ — «городские жители»: законы физики не дают эффективно передавать тепло на те же расстояния, что и электричество. По этой же причине не строят атомные теплоэлектроцентрали: по дороге через санитарную зону шириной десятки километров горячая вода остынет.

Сократить потери тепла из трубы с горячей водой очень сложно. Ускорить поток воды в трубах нельзя — потребуется слишком высокое давление перекачки, качественно улучшить теплоизоляцию тоже не получится. Теплопроводность обычных материалов не может быть ниже теплопроводности воздуха в порах и между волокнами материала. Выйти за этот предел способны только экзотические и дорогие материалы и конструкции. Длина магистральных трубопроводов горячей воды обычно не превышает десятка километров.

НЕ КОТЛАМИ ЕДИНЫМИ

Турбину можно вращать и напрямую продуктами сгорания топлива, температура которых превышает тысячу градусов. Для этого строят газотурбинные электростанции, или ГТЭС. Они работают только на очищенном газе, сравнительно просты в конструкции и могут быть возведены менее, чем за год. Продукты сгорания, выходящие из турбины, нагревают воду в паровом котле парогазовой ТЭС, и пар вращает отдельную турбину, как в классической конденсационной электростанции. КПД такого «тандема» из газовой и паровой турбины может достигать 60%.

Газотурбинная электростанция Новопортовского нефтегазоконденсатного месторождения

Современная теплоэлектростанция сочетает в себе множество высоких технологий, но суть проста и универсальна: тепло топлива превращает воду в пар, пар вращает турбину, а турбина вращает электрогенератор, пар из турбины затем можно использовать для получения тепла. На долю ТЭС на ископаемом топливе приходится около 75% мировой выработки электроэнергии и две трети электроэнергии, вырабатываемой в России.

Традиционная энергетика. Основные типы электрических станций

В зависимости от вида первичной энергии различают тепловые электростанции (ТЭС), гидроэлектрические станции (ГЭС), атомные электростанции (АЭС) и др. К ТЭС относятся конденсационные электростанции (КЭС) и теплофикационные, или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

Электростанции, обслуживающие крупные и жилые районы, получили название государственных районных электростанций (ГРЭС). В их состав, как правило, входят конденсационные электростанции, использующие органическое топливо и не вырабатывающие тепловой энергии. ТЭЦ также работают на органическом топливе, но, в отличие от КЭС, вырабатывают как электрическую, так и тепловую энергию в виде перегретой воды и пара. Атомные электростанции преимущественно конденсационного типа используют энергию ядерного топлива. В ТЭЦ, КЭС и ГРЭС потенциальная химическая энергия органического топлива (угля, нефти или газа) преобразуется в тепловую энергию водяного пара, которая, в свою очередь, переходит в электрическую. Именно так производится около 80% получаемой в мире энергии, основная часть которой на тепловых электростанциях превращается в электрическую. Атомные и возможно в будущем термоядерные электростанции также представляют собой тепловые станции. Отличие заключается в том, что топка парового котла заменяется на ядерный или термоядерный реактор.

Гидравлические электростанции (ГЭС) используют возобновляемую энергию падающего потока воды, которая преобразуется в электрическую.

ТЭС, ГЭС и АЭС — основные энергогенерирующие источники, развитие и состояние которых определяют уровень и возможности современной мировой энергетики и энергетики Украины в частности. Электростанции указанных типов называют также турбинными.

Одной из основных характеристик электростанций является установленная мощность, равная сумме номинальных мощностей электрогенераторов и теплофикационного оборудования.

Номинальная мощность — это наибольшая мощность, при которой оборудование может работать длительное время в соответствии с техническими условиями.

Из всех видов производства энергии наибольшее развитие в Украине получила теплоэнергетика как энергетика паровых турбин на органическом топливе. Удельные капитальные вложения на строительство ТЭС существенно ниже, чем для ГЭС и АЭС. Значительно короче и сроки строительства ТЭС. Что касается себестоимости вырабатываемой электроэнергии, то она ниже всего для гидростанций. Стоимость производства электроэнергии на ТЭС и АЭС отличается не очень существенно, но все-таки она ниже для АЭС. Однако эти показатели не являются определяющими для выбора того или иного типа электростанций. Многое зависит от места расположения станции. ГЭС строится на реке, ТЭС располагается обычно неподалеку от места добычи топлива. ТЭЦ желательно иметь рядом с потребителями тепловой энергии. АЭС нельзя строить вблизи населенных пунктов. Таким образом, выбор типа станций во многом зависит от их назначения и предполагаемого размещения. В последние десятилетия на себестоимость производства энергии, на выбор типа электростанции и места ее расположения решающее влияние оказывают экологические проблемы, связанные с получением и использованием энергоресурсов.

С учетом специфики размещения ТЭС, ГЭС и АЭС определяются месторасположение электростанций и условия их будущей эксплуатации:

положение станций относительно центров потребления, что особенно важно для ТЭЦ;
основной вид энергоресурса, на котором будет работать станция, и условия его поступления на станцию;
условия водоснабжения станции, приобретающие особое значение для КЭС и АЭС.

Немаловажным является близость станции к железнодорожным и другим транспортным магистралям, к населенным пунктам.

Компактное и эффективное решение для микро-ТЭЦ

Компактное и эффективное решение для микро-ТЭЦ | Альфа Лаваль

Индоп д.о.о. была основана в 2007 году как дочерняя компания гиганта бытовой техники на Балканах Gorenje. Первоначально производя ряд оборудования, компания быстро сосредоточилась на разработке, производстве и обслуживании передовых энергетических систем и, в частности, высокоэффективных технологий комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ). С 2010 года они стали одним из ведущих производителей когенерационных установок в Словении. Хотя Indop производит ряд систем когенерации, они особенно активно участвуют в разработке микрокогенерационных установок.

СВИДАНИЕ
2022-03-23

Сегодня компания предлагает четыре различных типоразмера микро-ТЭЦ с номинальной мощностью 6, 9, 15 и 20 кВт и номинальной тепловой мощностью 13, 20, 34 и 42 кВт. Продукция Indop получила самые высокие рейтинги энергопотребления в ЕС и была специально разработана, чтобы предложить клиентам значительную экономию.

Однако компания Indop столкнулась с рядом первоначальных проблем при выборе теплообменника для своих микро-ТЭЦ. Во-первых, чтобы системы могли иметь гибкую и компактную конструкцию, было одинаково важно, чтобы все компоненты внутри блоков занимали как можно меньше места. Во-вторых, им требовалось решение для теплообменника, которое могло бы обеспечить как исключительную энергоэффективность, так и простоту установки. Наконец, для Indop было важно учитывать как безопасность, так и способность снизить общую стоимость своих систем.

Одна конструкция – несколько преимуществ

К счастью, компания Indop смогла найти идеальное решение для всех своих потребностей в пластинчатых теплообменниках Альфа Лаваль газ-жидкость. Конструкция с медным припоем полностью совместима с двигателями, работающими на природном газе, которые Indop использует в своих системах микро-ТЭЦ, а уникальная технология преобразования газа в жидкость Альфа Лаваль позволила компании достичь теплового КПД выше 85% при очень низком перепаде давления.

Чрезвычайно компактная конструкция пластинчатого теплообменника Альфа Лаваль также упростила установку для Indop, и они смогли легко интегрировать теплообменник в свои системы без увеличения общей занимаемой площади. Также это чрезвычайно безопасная и надежная технология – на сегодняшний день не известно случаев проблем с засорением или коррозией.

Загрузить полную версию

Линейка продуктов Альфа Лаваль GL представляет собой сверхкомпактное высокоэффективное решение, разработанное для решения уникальных задач одновременной работы с газовыми и жидкими средами. Революционная новая конструкция выдерживает очень высокие температуры при очень низком падении давления.

Подробнее о теплообменниках GL

Подробнее о теплообменниках GTL

Моц-клес

Нам

местоположений сайта | Системы чистой энергии

Свяжитесь с нами

Системы чистой энергии

3035 Prospect Park Dr,

Suite 120,

Ранчо Кордова, Калифорния, 95670-60071

3 90

Свяжитесь с нами

Участок площадью 40 акров обеспечивает достаточно места как для программ исследований и разработок, так и для непрерывной полномасштабной коммерческой деятельности. Он идеально расположен между месторождениями тяжелой и легкой нефти, жаждущими пара и CO2, посреди лишенных воды фруктовых и ореховых садов Центральной долины и на вершине геологических формаций, определенных WESTCARB как подходящие для безопасного и постоянного хранения CO2.

Кимберлинская электростанция

Кимберлинская электростанция (КПП) компании Clean Energy Systems является крупнейшей в мире испытательной установкой для сжигания кислородного топлива. На этой бывшей электростанции мощностью 5 МВт, работающей на биомассе, теперь находится большая часть испытательного и демонстрационного оборудования CES. Он предназначен в первую очередь для научно-исследовательских, субкоммерческих и коммерческих операций, и сегодня в нем находятся:

Газогенератор CES 4 дюйма мощностью 20 МВт
Газогенератор SAGD и сепаратор пара промышленного масштаба Испытательный стенд
CES 12 «200 MWT GAS GENEGERATOR
CES OFT-J79 30 MWE EXPANDER Turbine
CES OFT-900 150 MW Испытательный стенд
100 % готовность к улавливанию углерода, паротурбинный цикл мощностью 5 МВт, пригодный для непрерывной работы, производящий 1 500 млн. станд. куб. футов в сутки CO2 Комбинированная теплоэлектростанция (ТЭЦ) мощностью 120 МВт, спрятанная на холмах нефтяного месторождения Пласерита, недалеко от Санта-Клариты на севере округа Лос-Анджелес, CES приобрела объект в начале 2011 года после того, как он простаивал с 2008 года. позволяет CES развертывать оборудование в самых разных конфигурациях, опираясь на обширную существующую инфраструктуру, такую как межсетевое соединение мощностью 120 МВт и межсоединение газопровода9.0003
CES также приобрела землю вокруг PPP, включая соответствующие права на добычу полезных ископаемых, чтобы обеспечить идеальную испытательную площадку для питания концепции CES CHP, производящей пар для извлечения термального масла, при этом продавая энергию с нулевым уровнем выбросов в энергосистему Калифорнии.

Электростанция в Мендоте

Электростанция в Мендоте, принадлежащая Clean Energy Systems, представляет собой бездействующую электростанцию на биомассе мощностью 25 МВт, расположенную в сельскохозяйственном районе Центральной долины Калифорнии, примерно в 40 милях к западу от Фресно. Завод, ранее принадлежавший и управляемый Covanta Energy, ежедневно перерабатывал 600 тонн отходов биомассы в энергию. Материал биомассы состоял из древесных отходов, которые были перенаправлены со свалок, и сельскохозяйственной древесины, полученной в результате удаления всего сада, и различных сельскохозяйственных отходов, образующихся при переработке таких продуктов, как оливки, миндаль, чернослив, персики и многие другие.

Сегодня CES считает, что это место идеально подходит для перехода на процесс углеродной отрицательной энергии (CNE) из-за огромного потенциала этого района для безопасного и постоянного хранения захваченного углекислого газа под землей в глубоких геологических формациях. Объект может похвастаться значительной инфраструктурой, такой как оборудование для приема и обработки биомассы, электрические соединения, питательная вода для котлов и системы баланса установок, которые могут быть повторно использованы в новом возобновляемом объекте CNE.

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ В ДЕЛАНО

Электростанция Делано компании Clean Energy Systems — это бездействующая электростанция на биомассе мощностью 50 МВт, расположенная в сельскохозяйственном районе Центральной долины Калифорнии, примерно в 30 милях к северу от Бейкерсфилда. Завод, ранее принадлежавший и управляемый Covanta Energy, ежедневно перерабатывал почти 1200 тонн отходов биомассы в энергию. Материал биомассы поступает с ферм в графствах Керн и Туларе, которые производят древесные отходы из миндальных, персиковых, нектариновых и других садов, а также городские древесные отходы, переработанные со свалок графства Керн.