Cách thức sản xuất điện trong nhà máy nhiệt điện (CHP)

Các nhà máy nhiệt điện được chia thành các trạm:

• theo loại động cơ đẩy - tuabin hơi, tuabin khí, với động cơ đốt trong;

• theo loại nhiên liệu - với nhiên liệu hữu cơ rắn (than, củi, than bùn), nhiên liệu lỏng (dầu, xăng, dầu hỏa, nhiên liệu diesel), chạy bằng khí đốt.

Trong các nhà máy nhiệt điện, năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được chuyển thành nhiệt năng, được sử dụng để đun nóng nước trong lò hơi và tạo ra hơi nước. Năng lượng hơi nước làm quay tua bin hơi nước nối với máy phát điện.

Các nhà máy nhiệt điện trong đó hơi nước được sử dụng hoàn toàn để sản xuất điện được gọi là nhà máy điện ngưng tụ (CES). IES mạnh được đặt gần khu vực sản xuất nhiên liệu, cách xa các hộ tiêu thụ điện, do đó điện được truyền tải ở điện áp cao (220 — 750 kV). Nhà máy điện được xây dựng theo khối.

Các nhà máy điện đồng phát hoặc nhà máy nhiệt điện kết hợp (CHP) được sử dụng rộng rãi ở các thành phố.Trong các nhà máy điện này, hơi nước cạn kiệt một phần trong tuabin được sử dụng cho nhu cầu công nghệ, cũng như để sưởi ấm và nước nóng trong các dịch vụ dân cư và cộng đồng. Việc sản xuất điện và nhiệt đồng thời giúp giảm chi phí cung cấp điện và nhiệt so với việc sản xuất điện và nhiệt riêng biệt.

Các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiệt sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt, than đá hoặc dầu nhiên liệu để tạo ra một lượng lớn hơi nước áp suất cao. Như bạn có thể thấy, hơi nước ở đây, mặc dù đóng vai trò là chất làm mát từ thời đại động cơ hơi nước, vẫn hoàn toàn có khả năng làm quay máy phát điện tua-bin.

Hơi nước từ nồi hơi được đưa đến tuabin, có trục nối với máy phát điện xoay chiều ba pha. Cơ năng của quá trình quay tua bin được biến đổi thành điện năng của máy phát điện và truyền đến các hộ tiêu thụ ở điện áp máy phát hoặc điện áp tăng áp thông qua máy biến áp tăng áp.

Áp suất của hơi nước được cung cấp trong tuabin là khoảng 23,5 MPa, trong khi nhiệt độ của nó có thể lên tới 560 ° C. Và nước được sử dụng trong nhà máy nhiệt điện chính xác là do nó được làm nóng bằng nhiên liệu hữu cơ hóa thạch điển hình cho các nhà máy đó, có trữ lượng ở sâu trong hành tinh của chúng ta vẫn còn khá lớn, mặc dù chúng gây ra một điểm trừ rất lớn dưới dạng khí thải độc hại gây ô nhiễm môi trường.

Vì vậy, rôto quay của tuabin được kết nối ở đây với phần ứng của một máy phát tuabin có công suất cực lớn (vài megawatt), cuối cùng sẽ tạo ra điện trong nhà máy nhiệt điện này.

Về hiệu quả sử dụng năng lượng, các nhà máy nhiệt điện nói chung là sao cho việc chuyển đổi nhiệt thành điện năng được thực hiện trên chúng với hiệu suất khoảng 40%, trong khi một lượng nhiệt rất lớn trong trường hợp xấu nhất chỉ được thải ra môi trường và trong trường hợp xấu nhất - trong trường hợp tốt nhất, nó được cung cấp ngay cho hệ thống sưởi và nước nóng, nguồn cung cấp nước cho những người tiêu dùng gần đó. Do đó, nếu nhiệt thải ra trong nhà máy điện ngay lập tức được sử dụng để cung cấp nhiệt, thì hiệu suất của nhà máy đó thường đạt 80% và nhà máy được gọi là nhà máy nhiệt điện kết hợp hoặc TPP.

Tua bin máy phát điện phổ biến nhất của nhà máy nhiệt điện chứa trên trục của nó nhiều bánh xe với các cánh được đặt trong hai nhóm riêng biệt. Hơi nước dưới áp suất cao nhất, được thải ra từ nồi hơi, ngay lập tức đi vào đường dẫn dòng chảy của tổ máy phát điện, nơi nó quay bộ cánh quạt đầu tiên. Ngoài ra, hơi nước tương tự được làm nóng thêm trong lò sưởi hơi nước, sau đó nó đi vào nhóm bánh xe thứ hai hoạt động ở áp suất hơi thấp hơn.

Kết quả là, tuabin, được kết nối trực tiếp với rôto của máy phát, tạo ra 50 vòng quay mỗi giây (từ trường của phần ứng đi qua cuộn dây stato của máy phát cũng quay với tần số tương ứng). Để máy phát điện không bị quá nóng trong quá trình vận hành, trạm có hệ thống làm mát cho máy phát điện giúp máy không bị quá nóng.

Một đầu đốt được lắp đặt bên trong nồi hơi của nhà máy nhiệt điện, trên đó nhiên liệu được đốt cháy, tạo thành ngọn lửa có nhiệt độ cao. Ví dụ, than cám có thể được đốt cháy bằng oxy.Ngọn lửa bao phủ một diện tích lớn của đường ống có cấu hình phức tạp với nước đi qua nó, khi được đốt nóng sẽ trở thành hơi nước thoát ra bên ngoài dưới áp suất cao.

Hơi nước chảy ra dưới áp suất cao được đưa vào các cánh của tuabin, truyền năng lượng cơ học cho nó. Tua bin quay và năng lượng cơ học được chuyển đổi thành năng lượng điện. Vượt qua hệ thống cánh tuabin, hơi nước được dẫn đến thiết bị ngưng tụ, tại đây, khi rơi xuống các đường ống có nước lạnh, hơi nước sẽ ngưng tụ lại, tức là nó lại trở thành chất lỏng - nước. Nhà máy nhiệt điện như vậy được gọi là nhà máy điện ngưng tụ (CES).

Các nhà máy điện và nhiệt kết hợp (CHP), không giống như các nhà máy điện ngưng tụ (CES), có một hệ thống lấy nhiệt từ hơi nước sau khi nó đi qua tuabin và đã góp phần sản xuất điện.

Hơi được lấy với các thông số khác nhau, tùy thuộc vào loại tuabin cụ thể và lượng hơi lấy từ tuabin cũng được điều chỉnh. Hơi nước được sử dụng để tạo ra nhiệt được ngưng tụ trong các nồi hơi mạng, nơi nó cung cấp năng lượng cho nước trong mạng và nước được bơm đến các nồi hơi nước nóng cao điểm và các điểm gia nhiệt. Ngoài ra, nước được cung cấp cho hệ thống sưởi ấm.

Nếu cần thiết, có thể tắt hoàn toàn quá trình trích nhiệt từ hơi nước trong nhà máy nhiệt điện, khi đó nhà máy nhiệt điện kết hợp sẽ trở thành một IES đơn giản. Do đó, nhà máy nhiệt điện có thể vận hành ở một trong hai chế độ: ở chế độ nhiệt — khi ưu tiên là tạo ra nhiệt hoặc ở chế độ điện — khi ưu tiên là điện, chẳng hạn như vào mùa hè.