2. Теплові електростанції (тем)

Залежно від характеру споживання електроенергії станції бувають районного і місцевого значення.

Районні електростанції забезпечують електроенергією великі райони, обласні міста і мають великі потужності (десятки і сотні тисяч кіловат). Ці станції розподіляють енергію високої напруги і, як правило, подають її в загальну електричну мережу, створюючи енергетичну систему району. Районні електростанції звичайно будують поблизу залягання місцевих видів палива або в місцях з наявними гідроресурсами.

Електростанції місцевого значення постачають енергією найближчі райони, не охоплені електросистемою, і мають відносно невелику потужність. Напруга в мережі постачання – до 10 кв.

Електростанції характеризуються встановленою потужністю, що дорівнює сумарній потужності всіх установлених на електростанції електрогенераторів в МВт.

Теплові електростанції перетворюють хімічну енергію палива (вугілля, нафти, газу) послідовно в теплову, механічну і електричну енергію. За енергетичним устаткуванням ТЕС поділяють на паротурбінні, газотурбінні та дизельні електростанції.

Паротурбінні електростанції (ПТЕС) – основне енергетичне устаткування: котлоагрегати та парогенератори, парові турбіни, турбогенератори. Паротурбінні електростанції поділяють на теплоелектроцентралі (ТЕЦ) та конденсаційні електростанції (КЕС).

Теплоелектроцентралі (ТЕЦ) відпускають споживачам електроенергію та теплову енергію з парою або гарячою водою. На конденсаційних електростанціях (КЕС) тепло, яке отримали при спалюванні палива, передається у парогенератори водяної пари, котра потрапляє у конденсаційну турбіну. Внутрішня енергія пари перетворюється в турбіні у механічну енергію, а потім електричним генератором в електричний струм. Відпрацьована пара відводиться у конденсатор, звідки конденсат пари перекачується насосами знов у парогенератор.

Газотурбінні електростанції (ГТЕС) використовуються як резервні джерела енергії (25 110 МВт) для покривання навантаження в години «пік» або у разі виникнення в енергосистемах аварійної ситуації.

Дизельна електростанція (ДЕС) – енергетична установка, обладнана одним або кількома електричними генераторами з приводом від дизеля. Великі ДЕС мають потужність до 5000 кВт і більше.

Стаціонарні дизельні електростанції та енергопотяги устатковуються декількома дизель-агрегатами та мають потужність до 10 МВт. Пересувні дизельні електростанції розташовуються зазвичай в кузові автомобіля або на окремих шасі, або на залізничній платформі та вагоні. Дизельні електростанції використовують у сільському господарстві, в лісовій промисловості, у пошукових партіях як основне, резервне або аварійне джерело електропостачання силових та освітлювальних мереж. На транспорті дизельні електростанції застосовуються як основне енергетичне обладнання (дизель-електровози, дизель-електроходи).

До складу ТЕС входять: паливне господарство та система підготовки палива до спалювання; котельне обладнання – сукупність котла та допоміжного обладнання; установки водо підготовки та конденсатоочистки; система технічного водопостачання; система золо шлаковидалення; електротехнічне господарство; система управління енергообладнанням.

У котлі вода нагрівається до температури насичення, випаровується, а утворена з киплячої (котлової) води насичена пара перегрівається, і з котла перегріта пара (~ 540 °С) іде по трубопроводах у турбіну, де її теплова енергія перетворюється на механічну (тиск 3,5 – 6,5 кПа), що передається валу турбіни. Відпрацьована в турбіні пара потрапляє до конденсатора, віддає тепло охолоджувальній воді і конденсується.

Основи роботи ТЕС: на паротурбінних електростанціях ротори електричних генераторів приводяться в обертання паровими турбінами, в яких теплова енергія пари перетворюється на кінетичну, що передається роторові турбіни. Таким чином, водяна пара є робочим тілом паротурбінної електростанції. Пара необхідних параметрів утворюється у котлі за рахунок тепла, що виділяється при спалюванні органічного палива.

Суттєвим є те, що теплові електростанції негативно впливають на навколишнє середовище. ТЕС, що використовують тверде паливо, викидають у атмосферу частину золи, яка не уловлюється, та недогорілі частки палива, сірчистий та сірчаний ангідриди, окис азоту та окис вуглецю; при використанні органічного палива – природного газу – в атмосферу потрапляють токсичні окиси азоту та окис вуглецю, бензопірен.

Розрахунки показують, що велика ТЕС потужністю 3000 МВт спалює за добу 25920 т вугілля, поглинає з атмосфери 60650 т кисню (на 1 м² поверхні Землі кисню в атмосфері лише 2,3 т), викидає в атмосферу шкідливих газів: діоксину вуглецю СО₂ – 8160 т, діоксину сірки SO₂ – 1290 т, діоксину азоту NO₂ – 850 т, створює 1348 т шлаку та золи, під відвали яких щороку необхідно відводити земельну площу до 3 га.