Принцип работы
Сжигание топлива. В котле сжигают уголь, природный газ, мазут или другое топливо.
Образование пара. Выделяющееся тепло превращает воду в перегретый пар под высоким давлением (температура — до 400-650 град.С, давление — от единиц до десятков МПа).
Вращение турбины. Пар подаётся на лопатки паровой турбины, заставляя её вращаться.
Генерация электричества. Вращение турбины передаётся на электрогенератор, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Конденсация. Отработанный пар охлаждается в конденсаторе и снова превращается в воду, которая возвращается в котёл — цикл повторяется.
Основные компоненты ТЭС
Котельная установка (котёл) — место сжигания топлива и образования пара.
Паровая турбина — преобразует тепловую энергию пара в механическую.
Электрогенератор — превращает механическую энергию вращения в электричество.
Конденсатор — охлаждает отработанный пар, превращая его обратно в воду.
Системы охлаждения — обеспечивают циркуляцию охлаждающей воды/воздуха.
Системы управления — регулируют подачу топлива, воды, воздуха, контролируют выбросы.
Виды топлива: уголь; природный газ (пропан, метан); мазут; биогаз; водород; торф; горючие сланцы; дрова и др.
Типы ТЭС
Конденсационные электростанции (КЭС, ГРЭС) — вырабатывают только электроэнергию.
Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) — производят и электричество, и тепло для систем теплоснабжения.То есть реализует принцип комбинированной выработки — одновременно производит и электричество, и полезное тепло для систем отопления, горячего водоснабжения и промышленных нужд. По этой причине, в некоторых источниках ТЭЦ не относят к классу ТЭС.
Газотурбинные электростанции (ГТЭС) — используют газовые турбины; быстро включаются, подходят для покрытия пиковых нагрузок.
Парогазовые установки — комбинируют газотурбинную и паросиловую технологии для повышения КПД.
Электростанции на основе двигателей внутреннего сгорания — используют ДВС для привода генератора.
Преимущества ТЭС
надёжность и стабильность выработки энергии;
возможность использования разных видов топлива;
относительно низкие капитальные затраты (по сравнению с АЭС или ГЭС);
гибкость в размещении (не требуют крупных водоёмов, как ГЭС).
Недостатки и экологические проблемы
Выбросы в атмосферу: CO2, SO-х, NO-х, твёрдые частицы.
Потребление воды для охлаждения и парообразования.
Образование золы и шлаков (при сжигании угля).
Зависимость от ископаемого топлива (невозобновляемые ресурсы).
Современные тенденции
внедрение систем очистки дымовых газов (электростатические фильтры, скрубберы, десульфуризация);
использование альтернативных видов топлива (биомасса, биогаз);
повышение КПД за счёт комбинированных циклов;
развитие улавливания и хранения углерода (CCS-технологии).