Transkrip tes. Stasiun pemanas (CHP)

Pembangkit listrik adalah pembangkit listrik yang mengubah energi alam menjadi energi listrik. Yang paling umum adalah pembangkit listrik tenaga panas (TPP), yang menggunakan energi panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar organik (padat, cair, dan gas).

Pembangkit listrik tenaga panas menghasilkan sekitar 76% listrik yang dihasilkan di planet kita. Hal ini disebabkan oleh keberadaan bahan bakar fosil di hampir seluruh wilayah di planet kita; kemungkinan pengangkutan bahan bakar organik dari lokasi ekstraksi ke pembangkit listrik yang terletak di dekat konsumen energi; kemajuan teknis di pembangkit listrik tenaga panas, memastikan pembangunan pembangkit listrik tenaga panas dengan daya tinggi; kemungkinan memanfaatkan limbah panas dari fluida kerja dan mensuplainya ke konsumen, selain energi listrik, juga energi panas (dengan uap atau air panas), dll.

Tingkat teknis energi yang tinggi hanya dapat dipastikan dengan struktur kapasitas pembangkitan yang harmonis: sistem energi harus mencakup pembangkit listrik tenaga nuklir yang menghasilkan listrik murah, tetapi memiliki batasan serius pada jangkauan dan laju perubahan beban, dan pembangkit listrik tenaga panas yang memasok panas dan listrik, yang besarnya bergantung pada kebutuhan energi. unit tenaga turbin uap bertenaga bahan bakar berat, dan unit turbin gas otonom bergerak yang mencakup puncak beban jangka pendek.

1.1 Jenis-jenis pembangkit listrik dan ciri-cirinya.

Pada Gambar. 1 menyajikan klasifikasi pembangkit listrik termal yang menggunakan bahan bakar fosil.

Gambar.1. Jenis pembangkit listrik tenaga panas yang menggunakan bahan bakar fosil.

Gbr.2 Skema diagram termal pembangkit listrik termal

1 – ketel uap; 2 – turbin; 3 – generator listrik; 4 – kapasitor; 5 – pompa kondensat; 6 – pemanas bertekanan rendah; 7 – deaerator; 8 – pompa umpan; 9 – pemanas bertekanan tinggi; 10 – pompa drainase.

Pembangkit listrik termal adalah seperangkat peralatan dan perangkat yang mengubah energi bahan bakar menjadi energi listrik dan (secara umum) panas.

Pembangkit listrik tenaga panas sangat beragam dan dapat diklasifikasikan menurut berbagai kriteria.

Berdasarkan tujuan dan jenis energi yang disuplai, pembangkit listrik dibagi menjadi regional dan industri.

Pembangkit listrik daerah adalah pembangkit listrik publik independen yang melayani semua jenis konsumen di wilayah tersebut (perusahaan industri, transportasi, populasi, dll.). Pembangkit listrik kondensasi distrik, yang sebagian besar menghasilkan listrik, sering kali mempertahankan nama historisnya - GRES (pembangkit listrik distrik negara bagian). Pembangkit listrik daerah yang menghasilkan energi listrik dan panas (dalam bentuk uap atau air panas) disebut pembangkit listrik dan panas gabungan (CHP). Biasanya, pembangkit listrik distrik negara bagian dan pembangkit listrik tenaga panas distrik memiliki kapasitas lebih dari 1 juta kW.

Pembangkit listrik industri adalah pembangkit listrik yang memasok energi panas dan listrik ke perusahaan produksi tertentu atau kompleksnya, misalnya pabrik produksi kimia. Pembangkit listrik industri adalah bagian dari perusahaan industri yang mereka layani. Kapasitasnya ditentukan oleh kebutuhan perusahaan industri akan energi panas dan listrik dan, biasanya, jauh lebih kecil dibandingkan pembangkit listrik termal regional. Seringkali pembangkit listrik industri beroperasi pada jaringan listrik umum, tetapi tidak berada di bawah operator sistem tenaga.

Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan, pembangkit listrik termal dibagi menjadi pembangkit listrik yang berbahan bakar fosil dan bahan bakar nuklir.

Pembangkit listrik kondensasi yang menggunakan bahan bakar fosil, pada saat belum ada pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN), secara historis disebut pembangkit listrik termal (TES - pembangkit listrik termal). Dalam pengertian inilah istilah ini akan digunakan di bawah ini, meskipun pembangkit listrik tenaga panas, pembangkit listrik tenaga nuklir, pembangkit listrik turbin gas (GTPP), dan pembangkit listrik siklus gabungan (CGPP) juga merupakan pembangkit listrik tenaga panas yang beroperasi berdasarkan prinsip konversi termal. energi menjadi energi listrik.

Bahan bakar gas, cair dan padat digunakan sebagai bahan bakar organik untuk pembangkit listrik tenaga panas. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga panas di Rusia, terutama di bagian Eropa, menggunakan gas alam sebagai bahan bakar utama, dan bahan bakar minyak sebagai bahan bakar cadangan, menggunakan bahan bakar cadangan karena biayanya yang tinggi hanya dalam kasus-kasus ekstrim; Pembangkit listrik termal semacam itu disebut pembangkit listrik tenaga gas-minyak. Di banyak wilayah, terutama di Rusia bagian Asia, bahan bakar utamanya adalah batubara termal - batubara berkalori rendah atau limbah dari ekstraksi batubara berkalori tinggi (batubara antrasit - ASh). Karena sebelum pembakaran, batubara tersebut digiling di pabrik khusus hingga menjadi berdebu, pembangkit listrik tenaga panas tersebut disebut batubara bubuk.

Berdasarkan jenis pembangkit listrik tenaga panas yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas untuk mengubah energi panas menjadi energi mekanik putaran rotor unit turbin, ada turbin uap, turbin gas, dan pembangkit listrik siklus gabungan.

Basis pembangkit listrik turbin uap adalah unit turbin uap (STU), yang menggunakan mesin energi paling kompleks, paling kuat, dan sangat canggih - turbin uap - untuk mengubah energi panas menjadi energi mekanik. PTU adalah elemen utama pembangkit listrik tenaga panas, gabungan pembangkit listrik tenaga panas dan pembangkit listrik tenaga nuklir.

STP yang mempunyai turbin kondensasi sebagai penggerak generator listrik dan tidak menggunakan panas uap buangan untuk menyuplai energi panas ke konsumen luar disebut pembangkit listrik kondensasi. STU yang dilengkapi dengan turbin pemanas dan melepaskan panas dari uap buangan ke konsumen industri atau kota disebut pembangkit listrik dan panas gabungan (CHP).

Pembangkit listrik tenaga panas turbin gas (GTPP) dilengkapi dengan unit turbin gas (GTU) yang menggunakan bahan bakar gas atau, dalam kasus ekstrim, cair (diesel). Karena suhu gas di belakang pembangkit turbin gas cukup tinggi, gas tersebut dapat digunakan untuk memasok energi panas ke konsumen eksternal. Pembangkit listrik semacam itu disebut GTU-CHP. Saat ini, di Rusia terdapat satu pembangkit listrik turbin gas (GRES-3 dinamai Klasson, Elektrogorsk, wilayah Moskow) dengan kapasitas 600 MW dan satu pembangkit kogenerasi turbin gas (di kota Elektrostal, wilayah Moskow).

Unit turbin gas (GTU) modern tradisional adalah kombinasi dari kompresor udara, ruang bakar dan turbin gas, serta sistem tambahan yang memastikan pengoperasiannya. Kombinasi unit turbin gas dan generator listrik disebut unit turbin gas.

Pembangkit listrik tenaga panas siklus gabungan dilengkapi dengan unit gas siklus gabungan (CCG), yang merupakan kombinasi turbin gas dan turbin uap, sehingga menghasilkan efisiensi tinggi. Pembangkit CCGT-CHP dapat dirancang sebagai pembangkit kondensasi (CCP-CHP) dan dengan pasokan energi panas (CCP-CHP). Saat ini, empat pabrik CCGT-CHP baru beroperasi di Rusia (CHPP Barat Laut St. Petersburg, Kaliningrad, CHPP-27 dari Mosenergo OJSC dan Sochinskaya), dan pabrik CCGT kogenerasi juga telah dibangun di CHPP Tyumen. Pada tahun 2007, Ivanovo CCGT-KES dioperasikan.

Pembangkit listrik termal modular terdiri dari pembangkit listrik - unit daya yang terpisah, biasanya dari jenis yang sama. Di unit daya, setiap boiler menyuplai uap hanya ke turbinnya sendiri, yang kemudian kembali setelah kondensasi hanya ke boilernya. Semua pembangkit listrik distrik negara bagian dan pembangkit listrik tenaga panas, yang memiliki apa yang disebut uap superheating menengah, dibangun sesuai dengan skema blok. Pengoperasian boiler dan turbin di pembangkit listrik tenaga panas dengan sambungan silang dipastikan secara berbeda: semua boiler dari pembangkit listrik tenaga panas memasok uap ke satu saluran uap umum (kolektor) dan semua turbin uap dari pembangkit listrik tenaga panas ditenagai darinya. Menurut skema ini, CES dibangun tanpa panas berlebih dan hampir semua pembangkit CHP dengan parameter uap awal subkritis.

Berdasarkan tingkat tekanan awal, pembangkit listrik termal dibedakan dengan parameter tekanan subkritis, tekanan superkritis (SCP) dan parameter supersuperkritis (SSCP).

Tekanan kritisnya adalah 22,1 MPa (225,6 at). Dalam industri panas dan listrik Rusia, parameter awal distandarisasi: pembangkit listrik termal dan gabungan pembangkit listrik dan panas dibangun untuk tekanan subkritis 8,8 dan 12,8 MPa (90 dan 130 atm), dan untuk SKD - 23,5 MPa (240 atm) . Untuk alasan teknis, pembangkit listrik termal dengan parameter superkritis diisi ulang dengan panas berlebih menengah dan sesuai dengan diagram blok. Parameter supersuperkritis secara konvensional mencakup tekanan lebih dari 24 MPa (hingga 35 MPa) dan suhu lebih dari 5600C (hingga 6200C), yang penggunaannya memerlukan material baru dan desain peralatan baru. Seringkali pembangkit listrik termal atau gabungan pembangkit listrik dan panas untuk berbagai tingkat parameter dibangun dalam beberapa tahap - dalam antrian, yang parameternya meningkat seiring dengan diperkenalkannya setiap antrian baru.

Beberapa minggu yang lalu, air panas menghilang dari semua keran Novodvinsk - tidak perlu mencari intrik musuh, cukup uji hidrolik datang ke Novodvinsk, sebuah prosedur yang diperlukan untuk mempersiapkan energi dan utilitas kota untuk musim minum baru . Tanpa air panas, entah kenapa saya langsung merasa seperti orang desa - sepanci air mendidih di atas kompor - mencuci, mencukur, - mencuci piring dengan air dingin, dll.

Pada saat yang sama, sebuah pertanyaan muncul di kepala saya: bagaimana air panas “dibuat”, dan bagaimana cara air itu masuk ke keran di apartemen kita?

Tentu saja, seluruh energi kota “ditenagai” oleh Pabrik Pulp dan Kertas Arkhangelsk, lebih tepatnya di TPP-1, tempat saya mencari tahu dari mana asal air panas dan panas di apartemen kami. Kepala insinyur tenaga di Pabrik Pulp dan Kertas Arkhangelsk, Andrei Borisovich Zubok, setuju untuk membantu pencarian saya dan menjawab banyak pertanyaan saya.

Omong-omong, ini adalah desktop chief power engineer di Pabrik Pulp dan Kertas Arkhangelsk - monitor tempat berbagai macam data ditampilkan, telepon multisaluran yang berdering berulang kali selama percakapan kami, setumpuk dokumen. ..

Andrey Borisovich memberi tahu saya cara kerja “secara teori” TPP-1, pembangkit listrik utama pembangkit listrik dan kota. Singkatan TPP - pembangkit listrik tenaga panas - menyiratkan bahwa stasiun tersebut tidak hanya menghasilkan listrik, tetapi juga panas (air panas, pemanas), dan pembangkitan panas mungkin lebih menjadi prioritas di iklim dingin kita.

Skema pengoperasian TPP-1:

Setiap pembangkit listrik tenaga panas dimulai dengan panel kontrol utama, di mana semua informasi tentang proses yang terjadi di boiler, pengoperasian turbin, dll mengalir.

Di sini, pengoperasian turbin, generator, dan boiler terlihat pada berbagai indikator dan dial. Dari sini proses produksi stasiun dikendalikan. Dan proses ini sangat rumit; untuk memahami segalanya, Anda perlu banyak belajar.

Nah, di dekatnya ada jantung TPP-1 - ketel uap. Ada delapan di antaranya di TPP-1. Ini adalah bangunan besar, yang tingginya mencapai 32 meter. Di sanalah proses utama konversi energi terjadi, berkat listrik dan air panas yang muncul di rumah kita - produksi uap.

Tapi di semuanya dimulai dengan bahan bakar. Batubara, gas, dan gambut dapat digunakan sebagai bahan bakar di berbagai pembangkit listrik. Di TPP-1, bahan bakar utamanya adalah batu bara, yang diangkut ke sini dari Vorkuta dengan kereta api.

Sebagian disimpan, sebagian lagi disalurkan melalui konveyor ke stasiun, di mana batubara itu sendiri pertama-tama dihancurkan menjadi debu dan kemudian diumpankan melalui “pipa debu” khusus ke tungku ketel uap . Untuk menyalakan boiler, bahan bakar minyak digunakan, dan kemudian, seiring dengan peningkatan tekanan dan suhu, bahan bakar tersebut dipindahkan ke debu batubara.

Ketel uap adalah suatu unit untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi dari air umpan yang disuplai secara terus menerus ke dalamnya. Hal ini terjadi karena panas yang dikeluarkan selama pembakaran bahan bakar. Ketelnya sendiri terlihat cukup mengesankan. Struktur ini memiliki berat lebih dari 1000 ton! Kapasitas boiler adalah 200 ton steam per jam.

Secara eksternal, boiler menyerupai jalinan pipa, katup, dan beberapa mekanisme. Di sebelah ketel panas panas, karena uap yang keluar dari ketel bersuhu 540 derajat.

Ada juga boiler lain di TPP-1 - boiler Metso modern yang dipasang beberapa tahun lalu dengan jeruji Hybex. Unit daya ini dikendalikan oleh remote control terpisah.

Unit ini beroperasi menggunakan teknologi inovatif - pembakaran bahan bakar dalam bubble fluidized bed (Hybex). Untuk menghasilkan uap, bahan bakar kulit kayu (270 ribu ton per tahun) dan lumpur limbah (80 ribu ton per tahun) dibakar di sini;

Ketel modern juga merupakan bangunan besar, yang tingginya lebih dari 30 meter.

Atau bahan bakar kulit kayu memasuki boiler melalui konveyor ini.

Dan dari sini, setelah persiapan, campuran bahan bakar langsung masuk ke tungku boiler.

Terdapat lift di gedung boiler baru di TPP-1. Tapi tidak ada lantai dalam bentuk yang familiar bagi penduduk kota biasa - adatinggi tanda servis- jadi lift bergerak dari satu tanda ke tanda lainnya.

Lebih dari 700 orang bekerja di stasiun tersebut. Ada cukup pekerjaan untuk semua orang - peralatan memerlukan perawatandan pemantauan terus-menerus oleh staf. Kondisi kerja di stasiun sulit- suhu tinggi, kelembapan, kebisingan, debu batubara.

Dan di sini para pekerja sedang mempersiapkan lokasi untuk pembangunan boiler baru - pembangunannya akan dimulai tahun depan.

Di sini air untuk ketel disiapkan. Dalam mode otomatis, air dilunakkan untuk mengurangi dampak negatif pada boiler dan bilah turbin (sudah pada saat air berubah menjadi uap).

Dan ini adalah ruang turbin - uap dari boiler datang ke sini, di sini menghasilkan turbin yang kuat (total ada lima turbin).

Tampak samping:

Uap bekerja di aula ini: melewati superheater uap, uap dipanaskan hingga suhu 545 derajat dan memasuki turbin, di mana di bawah tekanannya rotor generator turbin berputar dan, karenanya, listrik dihasilkan.

Banyak pengukur tekanan.

Tapi ini dia - turbin, tempat uap bekerja dan “memutar” generator. Ini adalah turbin No. 7 dan, karenanya, generator No. 7.

Generator kedelapan dan turbin kedelapan. Daya pembangkitnya berbeda-beda, namun secara total mampu menghasilkan listrik sekitar 180 MW - listrik tersebut cukup untuk kebutuhan stasiun itu sendiri (yaitu sekitar 16%), dan untuk kebutuhan produksi pembangkit listrik. Pabrik Pulp dan Kertas Arkhangelsk, dan untuk menyediakan “konsumen pihak ketiga” (sekitar 5% dari energi yang dihasilkan).

Jalinan pipa sangat menarik.

Air panas untuk pemanas (jaringan) diperoleh dengan memanaskan air dengan uap di alat penukar panas (boiler). Itu dipompa ke jaringan oleh pompa ini - ada delapan di antaranya di TPP-1. Omong-omong, air “untuk pemanasan” disiapkan dan dimurnikan secara khusus dan, di pintu keluar stasiun, memenuhi persyaratan untuk air minum. Secara teori, air ini dapat diminum, namun tetap tidak disarankan untuk meminumnya karena banyaknya produk korosi.dalam pipa pemanas.

Dan di menara ini - bagian bengkel kimia TPP-1,- air disiapkan dan ditambahkan ke sistem pemanas, karena sebagian air panas dikonsumsi - perlu diisi ulang.

Kemudian air panas (pendingin) dialirkan melalui pipa-pipa dengan berbagai penampang, karena TPP-1 tidak hanya memanaskan kota, tetapi juga kawasan industri pabrik.

Dan listrik “keluar” dari stasiunmelalui alat distribusi listrik dan trafo dan disalurkan ke sistem tenaga pembangkit dan kota.

Tentu saja, ada pipa di stasiun - "pabrik awan" itu. Ada tiga pipa seperti itu di TPP-1. Yang tertinggi lebih dari 180 meter. Ternyata, pipa tersebut sebenarnya merupakan struktur berongga tempat bertemunya saluran gas dari berbagai boiler.Sebelum masuk ke cerobong asap, gas buang menjalani sistem pembuangan abu. Pada boiler baru hal ini terjadi pada alat pengendap listrik.Tingkat efektif pemurnian gas buang adalah 99,7%.Pada boiler batubara, pembersihan dilakukan dengan air - sistem ini kurang efisien, namun sebagian besar “emisi” masih ditangkap.

Saat ini, renovasi sedang berjalan lancar di TPP-1: dan jika sewaktu-waktu bangunan tersebut dapat diperbaiki...

Oleh karena itu, perbaikan besar-besaran pada boiler atau turbin hanya dapat dilakukan di musim panas selama periode penurunan beban. Omong-omong, inilah alasan mengapa “uji hidrolik” dilakukan. Peningkatan beban terprogram pada sistem pasokan panas diperlukan, pertama, untuk memeriksa keandalan komunikasi utilitas, dan, kedua, teknisi listrik memiliki kesempatan untuk “menguras” cairan pendingin dari sistem dan mengganti, misalnya, bagian dari pipa. Perbaikan peralatan listrik adalah pekerjaan mahal yang memerlukan kualifikasi khusus dan izin dari spesialis.

Di luar pabrik, air panas (juga dikenal sebagai cairan pendingin) mengalir melalui pipa - tiga “pintu keluar” ke kota memastikan pengoperasian sistem pemanas kota tidak terganggu. Sistemnya tertutup, air terus bersirkulasi di dalamnya. Pada waktu terdingin sepanjang tahun - suhu air yang keluar dari stasiun adalah 110 derajat Celcius, cairan pendingin kembali, setelah mendingin 20-30 derajat. Di musim panas, suhu air diturunkan - norma di pintu keluar stasiun adalah 65 derajat Celcius.

Omong-omong, air panas dan pemanas dimatikan bukan di pembangkit listrik tenaga panas, tetapi langsung di rumah - ini dilakukan oleh perusahaan pengelola. Pembangkit listrik termal “mematikan” air hanya sekali - setelah uji hidraulik, untuk melakukan perbaikan. Setelah perbaikan, teknisi listrik secara bertahap mengisi sistem dengan air - kota memiliki mekanisme khusus untuk mengeluarkan udara dari sistem - seperti baterai di bangunan tempat tinggal biasa.

Titik terakhir air panas adalah keran yang sama di apartemen kota mana pun, hanya saja sekarang tidak ada air di dalamnya - uji hidrolik.

Inilah betapa sulitnya “melakukan” sesuatu yang tanpanya sulit membayangkan kehidupan penduduk kota modern - air panas.

Stasiun pemanas (CHP). Tujuan. Jenis

Pembangkit listrik termal yang menghasilkan energi listrik sebagai hasil konversi energi panas yang dilepaskan selama pembakaran bahan bakar organik. Di antara TPP, turbin uap termal (TSPP) mendominasi, di mana energi panas digunakan dalam pembangkit uap untuk menghasilkan uap air bertekanan tinggi, yang memutar rotor turbin uap yang terhubung ke rotor generator listrik (biasanya generator sinkron). Bahan bakar yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas tersebut (terutama) adalah batu bara, bahan bakar minyak, gas alam, lignit, gambut, dan serpih.

TPES yang mempunyai turbin kondensasi sebagai penggerak generator listrik dan tidak memanfaatkan panas uap buangan untuk menyuplai energi panas ke konsumen luar disebut pembangkit listrik kondensasi. Pembangkit listrik distrik negara bagian menghasilkan jumlah listrik yang hampir sama dengan pembangkit listrik tenaga panas. TPES, dilengkapi dengan turbin pemanas dan melepaskan panas dari uap buangan ke konsumen industri atau kota, yang disebut pembangkit listrik dan panas gabungan (CHP); Mereka menghasilkan listrik yang dihasilkan di pembangkit listrik tenaga panas.

Pembangkit listrik tenaga panas dengan generator listrik yang digerakkan oleh turbin gas disebut pembangkit listrik tenaga turbin gas (GTPP). Bahan bakar gas atau cair dibakar di ruang bakar pembangkit listrik turbin gas; Hasil pembakaran dengan suhu 750-900 C masuk ke turbin gas yang memutar generator listrik. Efisiensi pembangkit listrik termal seperti itu biasanya 26-28%, dan kapasitasnya mencapai beberapa ratus MW. GTPP biasanya digunakan untuk menutupi puncak beban listrik.

Pembangkit listrik tenaga panas dengan unit turbin uap dan gas yang terdiri dari turbin uap dan unit turbin gas disebut pembangkit listrik siklus gabungan (CGPP). efisiensinya bisa mencapai 42 - 43%. GTPP dan PHPP juga dapat memasok panas ke konsumen eksternal, yaitu dapat beroperasi sebagai pembangkit listrik tenaga panas.

Pembangkit listrik tenaga panas menggunakan sumber daya bahan bakar yang tersedia secara luas, lokasinya relatif bebas dan mampu menghasilkan listrik tanpa fluktuasi musiman. Konstruksinya dilakukan dengan cepat dan melibatkan lebih sedikit tenaga kerja dan biaya material. Namun TPP memiliki kelemahan yang signifikan. Mereka menggunakan sumber daya tak terbarukan, memiliki efisiensi rendah (30-35%), dan berdampak sangat negatif terhadap lingkungan. Pembangkit listrik tenaga panas di dunia ini setiap tahunnya mengeluarkan 200-250 juta ton abu dan sekitar 60 juta ton sulfur dioksida ke atmosfer, serta menyerap oksigen dalam jumlah besar. Telah ditetapkan bahwa batubara dalam dosis mikro hampir selalu mengandung U238, Th232 dan isotop karbon radioaktif. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga panas di Rusia tidak dilengkapi dengan sistem yang efektif untuk memurnikan gas buang dari sulfur dan nitrogen oksida. Meskipun instalasi yang menggunakan gas alam jauh lebih ramah lingkungan dibandingkan pembangkit listrik tenaga batubara, serpih dan bahan bakar minyak, instalasi pipa gas (terutama di wilayah utara) membahayakan lingkungan.

Peran utama di antara instalasi termal dimainkan oleh pembangkit listrik kondensasi (CPS). Mereka tertarik pada sumber bahan bakar dan konsumen, dan oleh karena itu penyebarannya sangat luas.

Semakin besar IES, semakin jauh ia dapat mentransmisikan listrik, mis. Dengan meningkatnya daya, pengaruh faktor bahan bakar dan energi meningkat. Fokus pada basis bahan bakar terjadi ketika terdapat sumber daya bahan bakar yang murah dan tidak dapat diangkut (batubara coklat di cekungan Kansk-Achinsk) atau dalam kasus pembangkit listrik yang menggunakan gambut, serpih, dan bahan bakar minyak (CPP semacam itu biasanya dikaitkan dengan pusat penyulingan minyak). ).

CHP (gabungan pembangkit listrik dan panas) adalah instalasi untuk produksi gabungan listrik dan panas. Efisiensinya mencapai 70% berbanding 30-35% untuk IES. Pabrik CHP terikat dengan konsumen, karena Jari-jari perpindahan panas (uap, air panas) adalah 15-20 km. Daya maksimum pembangkit CHP lebih kecil dibandingkan daya maksimum CPP.

Baru-baru ini, instalasi baru yang mendasar telah muncul:

instalasi turbin gas (GT), di mana turbin gas digunakan sebagai pengganti turbin uap, yang menghilangkan masalah pasokan air (di GRES Krasnodar dan Shaturskaya);
turbin uap dan gas (CCGT), di mana panas gas buang digunakan untuk memanaskan air dan menghasilkan uap bertekanan rendah (di Nevinnomyssk dan Karmanovskaya GRES);
generator magnetohidrodinamik (generator MHD), yang mengubah panas langsung menjadi energi listrik (di Pembangkit Listrik Distrik Negara Bagian CHPP-21 Mosenergo dan Ryazan).

Di Rusia, yang kuat (2 juta kW atau lebih) dibangun di wilayah Tengah, wilayah Volga, Ural, dan Siberia Timur.

Kompleks bahan bakar dan energi yang kuat (KATEK) sedang dibuat berdasarkan cekungan Kansk-Achinsk. Proyek ini menyediakan pembangunan delapan pembangkit listrik distrik negara bagian dengan kapasitas masing-masing 6,4 juta kW. Pada tahun 1989, unit pertama Berezovskaya GRES-1 (0,8 juta kW) dioperasikan.

Apa itu dan apa prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas? Definisi umum dari benda-benda tersebut kira-kira sebagai berikut - ini adalah pembangkit listrik yang mengolah energi alam menjadi energi listrik. Bahan bakar yang berasal dari alam juga digunakan untuk tujuan ini.

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal. Deskripsi Singkat

Saat ini, di fasilitas seperti itulah pembakaran paling luas terjadi dan melepaskan energi panas. Tugas pembangkit listrik tenaga panas adalah menggunakan energi ini untuk menghasilkan energi listrik.

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas tidak hanya pembangkitan tetapi juga produksi energi panas, yang juga disuplai ke konsumen dalam bentuk air panas, misalnya. Selain itu, fasilitas energi ini menghasilkan sekitar 76% dari seluruh listrik. Meluasnya penggunaan ini disebabkan ketersediaan bahan bakar fosil untuk operasional stasiun cukup tinggi. Alasan kedua adalah pengangkutan bahan bakar dari tempat pengambilannya ke stasiun itu sendiri merupakan operasi yang cukup sederhana dan efisien. Prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal dirancang sedemikian rupa sehingga panas buangan fluida kerja dapat dimanfaatkan untuk suplai sekunder ke konsumen.

Pemisahan stasiun berdasarkan jenisnya

Perlu dicatat bahwa stasiun termal dapat dibagi menjadi beberapa jenis tergantung pada jenis panas yang dihasilkannya. Jika prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal hanya menghasilkan energi listrik (yaitu tidak menyalurkan energi panas ke konsumen), maka disebut pembangkit listrik kondensasi (CES).

Fasilitas yang dimaksudkan untuk produksi energi listrik, penyediaan uap, serta penyediaan air panas ke konsumen, mempunyai turbin uap, bukan turbin kondensasi. Juga di elemen stasiun tersebut terdapat ekstraksi uap perantara atau perangkat tekanan balik. Keuntungan utama dan prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal (CHP) jenis ini adalah limbah steam juga digunakan sebagai sumber panas dan disuplai ke konsumen. Hal ini mengurangi kehilangan panas dan jumlah air pendingin.

Prinsip operasi dasar pembangkit listrik tenaga panas

Sebelum beralih ke prinsip operasi itu sendiri, perlu dipahami jenis stasiun apa yang sedang kita bicarakan. Desain standar fasilitas tersebut mencakup sistem seperti uap superheating perantara. Hal ini diperlukan karena efisiensi termal suatu rangkaian dengan pemanasan berlebih antara akan lebih tinggi dibandingkan dengan sistem tanpa pemanasan berlebih. Secara sederhana, prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal dengan skema seperti itu akan jauh lebih efisien dengan parameter awal dan akhir yang sama dibandingkan tanpa skema tersebut. Dari semua ini kita dapat menyimpulkan bahwa dasar pengoperasian stasiun ini adalah bahan bakar organik dan udara panas.

Skema kerja

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal dibangun sebagai berikut. Bahan bakar, serta oksidator, yang perannya paling sering dimainkan oleh udara panas, disuplai secara terus menerus ke dalam tungku boiler. Bahan bakar dapat berupa batu bara, minyak, bahan bakar minyak, gas, serpih, dan gambut. Jika kita berbicara tentang bahan bakar paling umum di wilayah Federasi Rusia, itu adalah debu batu bara. Selanjutnya, prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas dibangun sedemikian rupa sehingga panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar memanaskan air di dalam ketel uap. Akibat pemanasan, cairan diubah menjadi uap jenuh, yang masuk ke turbin uap melalui saluran keluar uap. Tujuan utama perangkat ini di stasiun adalah untuk mengubah energi uap yang masuk menjadi energi mekanik.

Semua elemen turbin yang dapat bergerak berhubungan erat dengan poros, sehingga berputar sebagai satu mekanisme. Untuk memutar poros, turbin uap mentransfer energi kinetik uap ke rotor.

Bagian mekanis stasiun

Desain dan prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal pada bagian mekanisnya dikaitkan dengan pengoperasian rotor. Uap yang keluar dari turbin mempunyai tekanan dan temperatur yang sangat tinggi. Karena itu, terciptalah uap energi internal yang tinggi, yang mengalir dari boiler ke nozel turbin. Semburan uap, melewati nosel dalam aliran terus menerus, dengan kecepatan tinggi, yang seringkali bahkan lebih tinggi dari kecepatan suara, bekerja pada bilah turbin. Elemen-elemen ini dipasang secara kaku pada disk, yang pada gilirannya terhubung erat ke poros. Pada saat ini, energi mekanik uap diubah menjadi energi mekanik turbin rotor. Jika kita berbicara lebih tepatnya tentang prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas, maka dampak mekanis mempengaruhi rotor generator turbo. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa poros rotor dan generator konvensional saling bergandengan erat. Dan kemudian ada proses yang cukup terkenal, sederhana dan dapat dipahami untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik pada perangkat seperti generator.

Pergerakan uap setelah rotor

Setelah uap air melewati turbin, tekanan dan suhunya turun secara signifikan, dan memasuki bagian stasiun selanjutnya - kondensor. Di dalam unsur ini, uap diubah kembali menjadi cair. Untuk melakukan tugas ini, ada air pendingin di dalam kondensor, yang masuk ke sana melalui pipa yang melewati dinding perangkat. Setelah uap diubah kembali menjadi air, uap tersebut dipompa keluar oleh pompa kondensat dan memasuki kompartemen berikutnya - deaerator. Penting juga untuk diperhatikan bahwa air yang dipompa melewati pemanas regeneratif.

Tugas utama deaerator adalah menghilangkan gas dari air yang masuk. Bersamaan dengan operasi pembersihan, cairan dipanaskan dengan cara yang sama seperti pada pemanas regeneratif. Untuk tujuan ini, panas uap digunakan, yang diambil dari apa yang masuk ke turbin. Tujuan utama dari operasi deaerasi adalah untuk mengurangi kandungan oksigen dan karbon dioksida dalam cairan ke nilai yang dapat diterima. Hal ini membantu mengurangi laju korosi pada jalur yang dilalui air dan uap.

Stasiun batubara

Prinsip pengoperasian pembangkit listrik termal sangat bergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan. Dari sudut pandang teknologi, bahan yang paling sulit diterapkan adalah batu bara. Meskipun demikian, bahan baku merupakan sumber listrik utama di fasilitas tersebut, yang jumlahnya sekitar 30% dari total pembangkit listrik. Selain itu, direncanakan akan menambah jumlah objek tersebut. Perlu juga dicatat bahwa jumlah kompartemen fungsional yang diperlukan untuk pengoperasian stasiun jauh lebih besar dibandingkan jenis lainnya.

Bagaimana pembangkit listrik tenaga panas menggunakan bahan bakar batubara?

Agar stasiun dapat beroperasi terus menerus, batubara selalu didatangkan di sepanjang rel kereta api, yang dibongkar menggunakan alat bongkar khusus. Lalu ada elemen seperti melalui mana batubara yang dibongkar disuplai ke gudang. Selanjutnya bahan bakar masuk ke pabrik penghancur. Jika perlu, dimungkinkan untuk melewati proses pengiriman batubara ke gudang dan mentransfernya langsung ke penghancur dari perangkat pembongkaran. Setelah melewati tahap ini, bahan baku yang dihancurkan masuk ke bunker batubara mentah. Langkah selanjutnya adalah memasok material melalui pengumpan ke pabrik batu bara bubuk. Selanjutnya debu batubara dengan metode pengangkutan pneumatik dimasukkan ke dalam bunker debu batubara. Sepanjang jalur ini, zat melewati elemen seperti pemisah dan siklon, dan dari hopper zat tersebut sudah mengalir melalui pengumpan langsung ke pembakar. Udara yang melewati cyclone dihisap oleh mill fan kemudian dialirkan ke ruang bakar boiler.

Selanjutnya pergerakan gas terlihat kira-kira sebagai berikut. Zat volatil yang terbentuk di ruang boiler pembakaran melewati secara berurutan melalui perangkat seperti saluran gas pabrik boiler, kemudian jika digunakan sistem steam reheat, gas disuplai ke superheater primer dan sekunder. Di kompartemen ini, seperti di water economizer, gas melepaskan panasnya untuk memanaskan fluida kerja. Selanjutnya, elemen yang disebut superheater udara dipasang. Di sini energi panas gas digunakan untuk memanaskan udara yang masuk. Setelah melewati semua elemen ini, zat yang mudah menguap masuk ke pengumpul abu, di mana ia dibersihkan dari abu. Setelah itu, pompa asap mengeluarkan gas dan melepaskannya ke atmosfer menggunakan pipa gas.

Pembangkit listrik tenaga panas dan pembangkit listrik tenaga nuklir

Tak jarang muncul pertanyaan tentang apa persamaan antara pembangkit listrik tenaga panas dan apakah terdapat persamaan prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas dan pembangkit listrik tenaga nuklir.

Jika kita bicara persamaannya, ada beberapa di antaranya. Pertama, keduanya dibangun sedemikian rupa sehingga dalam pengerjaannya menggunakan sumber daya alam yang bersifat fosil dan ekskresi. Selain itu, dapat diketahui bahwa kedua benda tersebut bertujuan untuk menghasilkan tidak hanya energi listrik, tetapi juga energi panas. Kesamaan prinsip pengoperasiannya juga terletak pada pembangkit listrik tenaga panas dan pembangkit listrik tenaga nuklir memiliki turbin dan pembangkit uap yang terlibat dalam proses pengoperasiannya. Selanjutnya hanya ada beberapa perbedaan. Hal ini mencakup fakta bahwa, misalnya, biaya konstruksi dan listrik yang diperoleh dari pembangkit listrik tenaga panas jauh lebih rendah dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir. Namun di sisi lain, pembangkit listrik tenaga nuklir tidak mencemari atmosfer asalkan limbahnya dibuang dengan benar dan tidak terjadi kecelakaan. Sedangkan pembangkit listrik tenaga panas, karena prinsip operasinya, terus-menerus mengeluarkan zat berbahaya ke atmosfer.

Di sinilah letak perbedaan utama dalam pengoperasian pembangkit listrik tenaga nuklir dan pembangkit listrik tenaga panas. Jika di fasilitas termal energi panas dari pembakaran bahan bakar paling sering ditransfer ke air atau diubah menjadi uap, maka di pembangkit listrik tenaga nuklir energinya diambil dari fisi atom uranium. Energi yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan berbagai zat dan air jarang digunakan di sini. Selain itu, semua zat terkandung dalam sirkuit tertutup dan tertutup.

Pemanasan distrik

Pada beberapa pembangkit listrik termal, desainnya mungkin mencakup sistem yang menangani pemanasan pembangkit listrik itu sendiri, serta desa di sekitarnya, jika ada. Ke jaringan pemanas instalasi ini, uap diambil dari turbin, dan ada juga jalur khusus untuk pembuangan kondensat. Air disuplai dan dibuang melalui sistem perpipaan khusus. Energi listrik yang akan dihasilkan dengan cara ini dikeluarkan dari generator listrik dan disalurkan ke konsumen melalui trafo step-up.

Peralatan dasar

Jika kita berbicara tentang elemen utama yang dioperasikan di pembangkit listrik tenaga panas, maka ini adalah rumah boiler, serta unit turbin yang dipasangkan dengan generator listrik dan kapasitor. Perbedaan utama antara peralatan utama dan peralatan tambahan adalah memiliki parameter standar dalam hal daya, produktivitas, parameter uap, serta tegangan dan arus, dll. Dapat juga diperhatikan jenis dan jumlah elemen utama. dipilih tergantung pada berapa banyak daya yang perlu diperoleh dari satu pembangkit listrik termal, serta mode operasinya. Animasi prinsip pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas dapat membantu untuk memahami masalah ini secara lebih rinci.

Jenis pembangkit listrik utama di Rusia adalah pembangkit listrik termal (CHP). Instalasi ini menghasilkan sekitar 67% listrik Rusia. Penempatannya dipengaruhi oleh faktor bahan bakar dan konsumen. Pembangkit listrik paling kuat terletak di tempat bahan bakar diproduksi. Pembangkit listrik tenaga panas yang menggunakan bahan bakar berkalori tinggi dan dapat diangkut ditujukan untuk konsumen.

Pembangkit listrik tenaga panas menggunakan sumber daya bahan bakar yang tersedia secara luas, lokasinya relatif bebas dan mampu menghasilkan listrik tanpa fluktuasi musiman. Konstruksinya dilakukan dengan cepat dan melibatkan lebih sedikit tenaga kerja dan biaya material. Namun TPP memiliki kelemahan yang signifikan. Mereka menggunakan sumber daya tak terbarukan, memiliki efisiensi rendah (30-35%), dan berdampak sangat negatif terhadap lingkungan. Pembangkit listrik tenaga panas di seluruh dunia setiap tahunnya mengeluarkan 200-250 juta ton abu dan sekitar 60 juta ton sulfur dioksida 6 ke atmosfer, dan juga menyerap oksigen dalam jumlah besar. Telah ditetapkan bahwa batubara dalam dosis mikro hampir selalu mengandung U 238, Th 232 dan isotop karbon radioaktif. Sebagian besar pembangkit listrik tenaga panas di Rusia tidak dilengkapi dengan sistem yang efektif untuk memurnikan gas buang dari sulfur dan nitrogen oksida. Meskipun instalasi yang menggunakan gas alam jauh lebih ramah lingkungan dibandingkan pembangkit listrik tenaga batubara, serpih dan bahan bakar minyak, instalasi pipa gas (terutama di wilayah utara) membahayakan lingkungan.

Pembangkit listrik termal adalah seperangkat peralatan dan perangkat yang mengubah energi bahan bakar menjadi energi listrik dan (secara umum) panas.

Pembangkit listrik tenaga panas sangat beragam dan dapat diklasifikasikan menurut berbagai kriteria.

1. Menurut tujuan dan jenis energi yang disalurkan, pembangkit listrik dibagi menjadi regional dan industri.

Pembangkit listrik daerah adalah pembangkit listrik publik independen yang melayani semua jenis konsumen di wilayah tersebut (perusahaan industri, transportasi, populasi, dll.). Pembangkit listrik kondensasi distrik, yang sebagian besar menghasilkan listrik, sering kali mempertahankan nama historisnya - GRES (pembangkit listrik distrik negara bagian). Pembangkit listrik daerah yang menghasilkan energi listrik dan panas (dalam bentuk uap atau air panas) disebut pembangkit listrik dan panas gabungan (CHP). Pembangkit CHP adalah instalasi untuk produksi gabungan listrik dan panas. Efisiensinya mencapai 70% berbanding 30-35% untuk IES. Pabrik CHP terikat dengan konsumen, karena Jari-jari perpindahan panas (uap, air panas) adalah 15-20 km. Daya maksimum pembangkit CHP lebih kecil dibandingkan daya maksimum CPP.

Biasanya, pembangkit listrik distrik negara bagian dan pembangkit listrik tenaga panas distrik memiliki kapasitas lebih dari 1 juta kW.

2. Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan, pembangkit listrik tenaga panas dibagi menjadi pembangkit listrik yang berbahan bakar organik dan bahan bakar nuklir.

Pembangkit listrik tenaga panas yang menggunakan bahan bakar fosil disebut pembangkit listrik kondensasi (CPS). Bahan bakar nuklir digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir (PLTN). Dalam pengertian inilah istilah ini akan digunakan di bawah ini, meskipun pembangkit listrik tenaga panas, pembangkit listrik tenaga nuklir, pembangkit listrik turbin gas (GTPP), dan pembangkit listrik siklus gabungan (CGPP) juga merupakan pembangkit listrik tenaga panas yang beroperasi berdasarkan prinsip konversi termal. energi menjadi energi listrik.

Peran utama di antara instalasi termal dimainkan oleh pembangkit listrik kondensasi (CPS). Mereka tertarik pada sumber bahan bakar dan konsumen, dan oleh karena itu penyebarannya sangat luas. Semakin besar IES, semakin jauh ia dapat mentransmisikan listrik, mis. Dengan meningkatnya daya, pengaruh faktor bahan bakar dan energi meningkat.

Bahan bakar gas, cair dan padat digunakan sebagai bahan bakar organik untuk pembangkit listrik tenaga panas. Fokus pada basis bahan bakar terjadi ketika terdapat sumber daya bahan bakar yang murah dan tidak dapat diangkut (batubara coklat di cekungan Kansk-Achinsk) atau dalam kasus pembangkit listrik yang menggunakan gambut, serpih, dan bahan bakar minyak (CPP semacam itu biasanya dikaitkan dengan pusat penyulingan minyak). ). Sebagian besar pembangkit listrik tenaga panas di Rusia, terutama di bagian Eropa, menggunakan gas alam sebagai bahan bakar utama, dan bahan bakar minyak sebagai bahan bakar cadangan, menggunakan bahan bakar cadangan, karena biayanya yang tinggi, hanya dalam kasus yang ekstrim; Pembangkit listrik termal semacam itu disebut pembangkit listrik tenaga gas-minyak. Di banyak wilayah, terutama di Rusia bagian Asia, bahan bakar utamanya adalah batubara termal - batubara berkalori rendah atau limbah batubara berkalori tinggi (batubara antrasit - AS). Karena sebelum pembakaran, batubara tersebut digiling di pabrik khusus hingga menjadi berdebu, pembangkit listrik tenaga panas tersebut disebut batubara bubuk.

3. Berdasarkan jenis pembangkit listrik tenaga panas yang digunakan pada pembangkit listrik tenaga panas untuk mengubah energi panas menjadi energi mekanik putaran rotor unit turbin, dibedakan pembangkit listrik turbin uap, turbin gas, dan pembangkit listrik siklus gabungan.

Pembangkit listrik tenaga panas turbin gas (GTPP) dilengkapi dengan unit turbin gas (GTU) yang menggunakan bahan bakar gas atau, dalam kasus ekstrim, bahan bakar cair (diesel). Karena suhu gas di belakang pembangkit turbin gas cukup tinggi, gas tersebut dapat digunakan untuk memasok energi panas ke konsumen eksternal. Pembangkit listrik semacam itu disebut GTU-CHP. Saat ini, di Rusia terdapat satu pembangkit listrik turbin gas (GRES-3 dinamai Klasson, Elektrogorsk, wilayah Moskow) dengan kapasitas 600 MW dan satu pembangkit kogenerasi turbin gas (di kota Elektrostal, wilayah Moskow).

Pembangkit listrik tenaga panas siklus gabungan dilengkapi dengan unit turbin gas siklus gabungan (CCGT) yang merupakan gabungan antara unit turbin gas dan unit turbin uap sehingga menghasilkan efisiensi yang tinggi. Pembangkit CCGT-CHP dapat dirancang sebagai pembangkit kondensasi (CCP-CHP) dan dengan pasokan energi panas (CCP-CHP). Di Rusia hanya ada satu CCGT-CHP (PGU-450T) yang beroperasi dengan kapasitas 450 MW. Pembangkit Listrik Distrik Negara Bagian Nevinnomyssk mengoperasikan unit listrik PGU-170 dengan kapasitas 170 MW, dan di Pembangkit Listrik Tenaga Panas Selatan St. Petersburg terdapat unit listrik PGU-300 dengan kapasitas 300 MW.

4. Menurut skema teknologi jaringan pipa uap, pembangkit listrik tenaga panas dibagi menjadi pembangkit listrik tenaga panas blok dan pembangkit listrik tenaga panas dengan sambungan silang.

5. Berdasarkan besarnya tekanan awal, dibedakan pembangkit listrik tenaga panas bertekanan subkritis dan tekanan superkritis (SCP).

Mari kita pertimbangkan pembangkit listrik termal kondensasi yang menggunakan bahan bakar organik (Gbr. 3.1).

Beras. 3.1. Keseimbangan termal gas-minyak dan

batubara bubuk (angka dalam tanda kurung) pembangkit listrik tenaga panas

Bahan bakar disuplai ke boiler dan untuk membakarnya, oksidator disuplai di sini - udara yang mengandung oksigen. Udara diambil dari atmosfer. Tergantung pada komposisi dan panas pembakaran, pembakaran sempurna 1 kg bahan bakar memerlukan 10–15 kg udara dan, dengan demikian, udara juga merupakan “bahan mentah” alami untuk produksi listrik, yang untuk disalurkan ke pembakaran. zona ini perlu memiliki supercharger berperforma tinggi yang kuat. Akibat reaksi pembakaran kimia, dimana karbon C bahan bakar diubah menjadi oksida CO 2 dan CO, hidrogen H 2 menjadi uap air H 2 O, belerang S menjadi oksida SO 2 dan SO 3, dan seterusnya, pembakaran bahan bakar produk terbentuk – campuran berbagai gas bersuhu tinggi. Ini adalah energi panas dari produk pembakaran bahan bakar yang merupakan sumber listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik termal.

Selanjutnya, di dalam boiler, panas dipindahkan dari gas buang ke air yang bergerak di dalam pipa. Sayangnya, tidak semua energi panas yang dilepaskan akibat pembakaran bahan bakar dapat dipindahkan ke air karena alasan teknis dan ekonomi. Produk pembakaran bahan bakar (gas buang), didinginkan hingga suhu 130–160 °C, meninggalkan pembangkit listrik termal melalui cerobong asap. Bagian panas yang dibawa oleh gas buang, tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan, mode pengoperasian dan kualitas pengoperasian, adalah 5–15%.

Bagian dari energi panas yang tersisa di dalam boiler dan ditransfer ke air memastikan pembentukan uap dengan parameter awal yang tinggi. Uap ini dikirim ke turbin uap. Di saluran keluar turbin, vakum dalam dipertahankan menggunakan alat yang disebut kondensor: tekanan di belakang turbin uap adalah 3–8 kPa (ingat bahwa tekanan atmosfer berada pada level 100 kPa). Oleh karena itu, uap yang masuk ke turbin bertekanan tinggi bergerak ke kondensor yang bertekanan rendah dan memuai. Pemuaian uaplah yang memastikan konversi energi potensialnya menjadi kerja mekanis. Turbin uap dirancang sedemikian rupa sehingga energi pemuaian uap diubah menjadi putaran rotornya. Rotor turbin dihubungkan ke rotor generator listrik, pada belitan stator yang menghasilkan energi listrik, yang merupakan produk akhir yang berguna (barang) dari pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas.

Kondensor, yang tidak hanya memberikan tekanan rendah di belakang turbin tetapi juga menyebabkan uap mengembun (berubah menjadi air), memerlukan air dingin dalam jumlah besar untuk beroperasi. Ini adalah jenis “bahan mentah” ketiga yang dipasok ke pembangkit listrik tenaga panas, dan untuk pengoperasian pembangkit listrik tenaga panas, hal ini tidak kalah pentingnya dengan bahan bakar. Oleh karena itu, pembangkit listrik tenaga panas dibangun di dekat sumber air alami yang ada (sungai, laut), atau dibangun di sumber buatan (kolam pendingin, menara pendingin udara, dll.).

Kehilangan panas utama pada pembangkit listrik termal terjadi karena perpindahan panas kondensasi ke air pendingin, yang kemudian melepaskannya ke lingkungan. Lebih dari 50% panas yang disuplai ke pembangkit listrik tenaga panas dengan bahan bakar hilang bersama panas air pendingin. Selain itu, dampaknya adalah polusi termal terhadap lingkungan.

Sebagian energi panas bahan bakar dikonsumsi di dalam pembangkit listrik termal baik dalam bentuk panas (misalnya, untuk memanaskan bahan bakar minyak yang disuplai ke pembangkit listrik termal dalam bentuk kental di tangki kereta api) atau dalam bentuk listrik ( misalnya untuk menggerakkan motor listrik untuk pompa berbagai keperluan). Bagian kerugian ini disebut kebutuhan sendiri.

Untuk pengoperasian normal pembangkit listrik tenaga panas, selain “bahan mentah” (bahan bakar, air pendingin, udara), banyak bahan lain yang dibutuhkan: oli untuk pengoperasian sistem pelumasan, pengaturan dan perlindungan turbin, reagen (resin) untuk membersihkan fluida kerja, banyak bahan perbaikan.

Terakhir, pembangkit listrik tenaga panas yang kuat dilayani oleh sejumlah besar personel yang menyediakan operasi berkelanjutan, pemeliharaan peralatan, analisis indikator teknis dan ekonomi, pasokan, manajemen, dll. Secara kasar, kita dapat berasumsi bahwa 1 orang memerlukan kapasitas terpasang untuk 1 MW, dan oleh karena itu, staf pembangkit listrik termal yang kuat berjumlah beberapa ribu orang. Setiap pembangkit listrik turbin uap kondensasi mencakup empat elemen wajib:

· ketel energi, atau sekadar ketel, di mana air umpan disuplai di bawah tekanan tinggi, bahan bakar, dan udara atmosfer untuk pembakaran. Proses pembakaran terjadi di tungku boiler - energi kimia bahan bakar diubah menjadi energi panas dan radiasi. Air umpan mengalir melalui sistem pipa yang terletak di dalam boiler. Bahan bakar yang terbakar merupakan sumber panas yang kuat, yang ditransfer ke air umpan. Yang terakhir dipanaskan sampai titik didih dan menguap. Uap yang dihasilkan dalam ketel yang sama menjadi terlalu panas di atas titik didih. Uap dengan suhu 540°C dan tekanan 13–24 MPa ini disuplai ke turbin uap melalui satu atau lebih pipa;

· Unit turbin yang terdiri dari turbin uap, generator listrik, dan eksitasi. Turbin uap, di mana uap diekspansi hingga tekanan yang sangat rendah (sekitar 20 kali lebih kecil dari tekanan atmosfer), mengubah energi potensial uap yang dikompresi dan dipanaskan menjadi energi kinetik putaran rotor turbin. Turbin menggerakkan generator listrik, yang mengubah energi kinetik putaran rotor generator menjadi arus listrik. Generator listrik terdiri dari stator, yang dalam belitan listriknya dihasilkan arus, dan rotor, yaitu elektromagnet berputar yang ditenagai oleh pembangkit;

· Kondensor berfungsi untuk mengembunkan uap yang berasal dari turbin dan menciptakan ruang hampa yang dalam. Hal ini memungkinkan untuk secara signifikan mengurangi konsumsi energi untuk kompresi selanjutnya dari air yang dihasilkan dan pada saat yang sama meningkatkan efisiensi uap, yaitu. mendapatkan lebih banyak tenaga dari uap yang dihasilkan oleh boiler;

· pompa umpan untuk menyuplai air umpan ke boiler dan menciptakan tekanan tinggi di depan turbin.

Jadi, dalam PTU, siklus terus menerus mengubah energi kimia bahan bakar yang terbakar menjadi energi listrik terjadi di atas fluida kerja.

Selain elemen-elemen ini, STP nyata juga berisi sejumlah besar pompa, penukar panas, dan perangkat lain yang diperlukan untuk meningkatkan efisiensinya. Proses teknologi untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar gas ditunjukkan pada Gambar. 3.2.

Elemen utama pembangkit listrik yang dipertimbangkan (Gbr. 3.2) adalah pembangkit boiler yang menghasilkan uap dengan parameter tinggi; turbin atau unit turbin uap yang mengubah panas uap menjadi energi mekanik putaran rotor turbin, dan alat-alat listrik (generator listrik, trafo, dll) yang menghasilkan pembangkitan listrik.

Elemen utama dari suatu instalasi boiler adalah boiler. Gas untuk pengoperasian boiler disuplai dari stasiun distribusi gas yang terhubung ke pipa gas utama (tidak ditunjukkan pada gambar) ke titik distribusi gas (PDB) 1. Di sini tekanannya dikurangi menjadi beberapa atmosfer dan disuplai ke burner 2 terletak di bagian bawah ketel (pembakar seperti itu disebut pembakar perapian).

Beras. 3.2. Proses teknologi produksi listrik di pembangkit listrik tenaga panas berbahan bakar gas

Ketel itu sendiri adalah struktur berbentuk U dengan saluran gas berbentuk persegi panjang. Bagian kirinya disebut kotak api. Bagian dalam kotak api bebas, dan bahan bakar, dalam hal ini gas, terbakar di dalamnya. Untuk melakukan ini, peniup khusus (28) secara terus menerus menyuplai udara panas ke pembakar, dipanaskan dalam pemanas udara (25). Gambar 3.2 menunjukkan apa yang disebut pemanas udara berputar, kemasan penyimpan panas yang dipanaskan oleh gas buang pada paruh pertama putaran, dan pada paruh kedua putaran memanaskan udara yang berasal dari atmosfer. Untuk meningkatkan suhu udara digunakan resirkulasi: sebagian gas buang yang keluar dari boiler digunakan oleh kipas resirkulasi khusus 29 disuplai ke udara utama dan dicampur dengannya. Udara panas dicampur dengan gas dan disuplai melalui pembakar ketel ke dalam kotak api - ruang tempat bahan bakar dibakar. Ketika dibakar, obor terbentuk, yang merupakan sumber energi radiasi yang kuat. Jadi, ketika bahan bakar terbakar, energi kimianya diubah menjadi energi panas dan energi radiasi obor.

Dinding tungku dilapisi dengan sekat 19 - pipa tempat air umpan disuplai dari economizer 24. Diagram menunjukkan apa yang disebut ketel aliran langsung, di dalam sekat yang air umpan melewati sistem pipa ketel hanya sekali , dipanaskan dan diuapkan, berubah menjadi uap jenuh kering. Ketel drum banyak digunakan, di dalam layarnya air umpan disirkulasikan berulang kali, dan uap dipisahkan dari air ketel di dalam drum.

Ruang di belakang tungku boiler cukup padat diisi dengan pipa-pipa, di dalamnya uap atau air bergerak. Dari luar, pipa-pipa ini tersapu oleh gas buang panas, yang berangsur-angsur menjadi dingin saat bergerak menuju cerobong asap 26.

Uap jenuh kering memasuki superheater utama, terdiri dari elemen langit-langit 20, layar 21 dan konvektif 22. Di superheater utama, suhunya dan energi potensialnya meningkat. Uap parameter tinggi yang diperoleh dari saluran keluar superheater konvektif meninggalkan boiler dan masuk ke turbin uap melalui saluran uap.

Turbin uap yang kuat biasanya terdiri dari beberapa turbin - silinder yang terpisah.

17 uap disuplai ke silinder pertama - silinder tekanan tinggi (HPC) langsung dari boiler, dan oleh karena itu memiliki parameter tinggi (untuk turbin SKD - 23,5 MPa, 540 °C, yaitu 240 pada/540 °C). Saat keluar dari HPC, tekanan uapnya adalah 3–3,5 MPa (30–35 at), dan suhunya 300–340 °C. Jika uap di dalam turbin terus mengembang melampaui parameter ini hingga tekanan di kondensor, maka uap tersebut akan menjadi sangat basah sehingga pengoperasian turbin dalam jangka panjang tidak mungkin dilakukan karena keausan erosif pada bagian-bagiannya di silinder terakhir. Oleh karena itu, dari HPC, uap yang relatif dingin kembali ke boiler dalam apa yang disebut superheater perantara 23. Di dalamnya, uap kembali berada di bawah pengaruh gas panas dari boiler, suhunya naik ke suhu awal (540 °C). Uap yang dihasilkan dikirim ke silinder bertekanan sedang (MPC) 16. Setelah pemuaian di MPC hingga tekanan 0,2–0,3 MPa (2–3 at), uap memasuki satu atau lebih silinder bertekanan rendah (LPC) yang identik 15.

Jadi, dengan mengembang di turbin, uap memutar rotornya, dihubungkan ke rotor generator listrik (14), di belitan stator yang menghasilkan arus listrik. Trafo meningkatkan tegangannya untuk mengurangi rugi-rugi pada saluran listrik, mentransfer sebagian energi yang dihasilkan untuk memenuhi kebutuhan pembangkit listrik termal, dan melepaskan sisa listrik ke sistem tenaga.

Baik boiler maupun turbin hanya dapat beroperasi dengan air umpan dan uap berkualitas sangat tinggi, sehingga hanya sedikit pengotor zat lain yang dapat diabaikan. Selain itu, konsumsi uap sangat besar (misalnya, dalam unit daya 1200 MW, lebih dari 1 ton air menguap, melewati turbin, dan mengembun dalam 1 detik). Oleh karena itu, pengoperasian normal unit daya hanya dimungkinkan dengan menciptakan siklus sirkulasi tertutup dari fluida kerja dengan kemurnian tinggi.

Uap yang meninggalkan turbin LPC memasuki kondensor 12 - penukar panas, melalui tabung-tabung di mana air pendingin terus mengalir, disuplai oleh pompa sirkulasi 9 dari sungai, reservoir atau alat pendingin khusus (menara pendingin).

Menara pendingin adalah menara pembuangan berongga beton bertulang (Gbr. 3.3) dengan tinggi hingga 150 m dan diameter saluran keluar 40–70 m, yang menciptakan gravitasi bagi udara yang masuk dari bawah melalui panel pemandu udara.

Alat irigasi (sprinkler) dipasang di dalam menara pendingin pada ketinggian 10–20 m. Udara yang bergerak ke atas menyebabkan sebagian tetesan (kira-kira 1,5–2%) menguap, sehingga mendinginkan air yang berasal dari kondensor dan memanas di dalamnya. Air yang didinginkan dikumpulkan di bagian bawah kolam, mengalir ke ruang depan 10, dan dari sana disuplai ke kondensor 12 melalui pompa sirkulasi 9 (Gbr. 3.2).

Beras. 3.3. Desain menara pendingin dengan rancangan alami

Beras. 3.4. Tampilan luar menara pendingin

Selain air yang bersirkulasi, pasokan air aliran langsung juga digunakan, di mana air pendingin masuk ke kondensor dari sungai dan dibuang ke hilir. Uap yang keluar dari turbin menuju anulus kondensor mengembun dan mengalir ke bawah; Kondensat yang dihasilkan disuplai oleh pompa kondensat 6 melalui kelompok pemanas regeneratif tekanan rendah (LPH) 3 ke deaerator 8. Pada LPH, suhu kondensat meningkat karena panas kondensasi uap yang diambil dari turbin. Hal ini memungkinkan untuk mengurangi konsumsi bahan bakar di boiler dan meningkatkan efisiensi pembangkit listrik. Pada deaerator 8 terjadi deaerasi—penghilangan gas-gas terlarut di dalamnya dari kondensat yang mengganggu pengoperasian boiler. Sedangkan tangki deaerator merupakan penampung air umpan boiler.

Dari deaerator, air umpan disuplai ke sekelompok pemanas bertekanan tinggi (HPH) melalui pompa umpan (7) yang digerakkan oleh motor listrik atau turbin uap khusus.

Pemanasan regeneratif kondensat dalam HDPE dan HDPE merupakan cara utama dan sangat menguntungkan untuk meningkatkan efisiensi pembangkit listrik termal. Uap, yang mengembang di turbin dari saluran masuk ke pipa ekstraksi, menghasilkan daya tertentu, dan ketika memasuki pemanas regeneratif, ia memindahkan panas kondensasinya ke air umpan (dan bukan air pendingin!), sehingga meningkatkan suhunya. sehingga menghemat konsumsi bahan bakar di boiler. Temperatur air umpan boiler dibelakang HPH yaitu sebelum memasuki boiler, adalah 240–280°C, tergantung pada parameter awal. Hal ini menutup siklus teknologi uap-air yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik putaran rotor turbin.