Электричество - финальный этап
Теперь нам осталось познакомиться с получением и распределением электрической энергии. Паровые турбины приводят в движение электрические генераторы, которые вырабатывают трехфазный переменный ток частотой 50 пер/сек и напряжением до 10—15 кв.
|
При оборотном водоснабжении горячая вода из конденсатора попадает в градирню и, сливаясь тонкими струйками, охлаждается, потом снова возвращается в конденсатор. |
Здесь электрическая энергия делится на три основных потока. Часть ее отправляется различным потребителям, расположенным недалеко от электростанции. Небольшая часть идет в распределительное устройство собственных нужд, от которого питаются электрические двигатели всех вспомогательных механизмов станции — транспортеров, мельниц, вентиляторов, насосов и т. д. Эти механизмы потребляют до 8% всей электроэнергии, вырабатываемой на электростанции. Основная часть электрической энергии предназначается для городов и заводов, расположенных далеко от электростанции. Передачу тока на большие расстояния осуществляют при напряжении в 110-220 кв (теперь есть линии и на 500 кв). Для этого на электростанции есть повысительная трансформаторная подстанция и распределительное устройство высокого напряжения. От него расходятся высоковольтные линии электропередач.
* * *
Мы познакомились с тепловой электрической станцией, которая называется конденсационной, потому что весь пар, прошедший через турбину, попадает в конденсатор. Несмотря на все совершенство ее машин и механизмов, несмотря на все меры, принятые для сокращения потерь тепла, на таких электростанциях превращается в электрическую энергию всего 35-40% тепла, заключенного в топливе. Остальное тепло бесполезно теряется.
Ученые и инженеры стали думать, как улучшить использование тепла на электростанциях. И тут возник вопрос: «А нужно ли все тепло, получаемое в паровых котлах, превращать в электрический ток?»
Ведь фабрикам и заводам нужна не только электрическая энергия. Для паровых молотов и прессов, для увлажнения и сушки различных материалов, для некоторых технологических процессов в металлургии и во многих других случаях нужен пар. Пар и горячая вода необходимы баням, прачечным, столовым, фабрикам-кухням. А сколько горячей воды надо для отопления квартир в большом городе!
Обычно пар и горячую воду для этого получают в маленьких котельных, где, конечно, нет таких совершенных машин и механизмов, как на электростанции. Там уголь сгорает плохо, котельные дымят, загрязняют воздух, в них используется очень незначительная часть тепла, заключенного в топливе.
На Земле для этого не хватит людей В 1946 г. все электростанции СССР выработали около 48,6 млрд. квт-ч электроэнергии.Чтобы заменить их вклад в энергетику нашей страны, 100 млн. человек пришлось бы работать вручную по 10 час. в день более 10 лет. В 1965 г. выработка электроэнергии составит 500-520 млрд. квт-ч. А это значит, что труд всех жителей Земли в течение целых 10 лет не сможет заменить работу наших электростанций за один лишь год. |
Вот и решили подавать предприятиям и городам пар с тепловых электрических станций. Для этого на них устанавливают специальные теплофикационные турбины. Обычно они состоят из двух цилиндров — высокого и низкого давления — и допускают отбор пара. Отработает часть пара в нескольких ступенях турбины или в цилиндре высокого давления — ее отбирают у турбины и направляют потребителям тепловой энергии. Но потребители тепла бывают разные. Многие из них так загрязняют конденсат, что его очень трудно очистить. А некоторые вообще не возвращают его на станцию. Приходится расширять цех водоподготовки, устанавливать дополнительные очистительные аппараты и испарители.
Поэтому такая открытая система отпуска тепла иногда оказывается очень невыгодной. Тогда прибегают к другой — закрытой системе. На электростанции устанавливают паропреобразователи, через которые проходит пар, отработавший в турбинах. Этот пар нагревает воду, а затем попадает в конденсатор, откуда в виде конденсата возвращается в котел. Нагретая в паропреобразователе вода превращается во вторичный пар, который направляется потребителям. Если его конденсат и не вернется, не жалко — главное, сохранен основной конденсат для питания паровых котлов.
Жилые здания обычно отапливают не паром, а горячей водой с температурой от 60 до 80°. В специальных бойлерных установках ее нагревают паром, идущим с электростанции. Пройдя через отопительную сеть, горячая вода остывает и возвращается в бойлер для подогрева. Часть воды, используемая в умывальниках, ванных и душевых, не возвращается, и ее потеря возмещается добавлением в бойлер очищенной воды.
Тепловые электрические станции, которые отпускают потребителям одновременно электричество и тепло, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Они значительно экономичнее конденсационных станций и позволяют использовать до 75% тепла, заключенного в топливе.
|
Схема работы теплоэлектроцентрали |
В нашей стране тепловые электростанции широко используются для теплофикации городов, фабрик и заводов. Мощность ТЭЦ в настоящее время составляет около 1/3 мощности всех наших тепловых электрических станций.
Что же выгоднее строить: конденсационные электростанции или теплоэлектроцентрали?
Там, где много топлива и нет поблизости больших городов и заводов, надо строить конденсационные станции. Возьмем, к примеру, раскинувшиеся где-нибудь в глуши торфяные болота или угольные месторождения. Не возить же торф и уголь за сотни километров! Лучше превратить их на месте в электрическую энергию и передать ее по проводам.
Возле городов и крупных комбинатов выгоднее строить теплоэлектроцентрали. Они будут снабжать город и теплом, и электрической энергией. Перестанут дымить маленькие несовершенные котельные на заводах и в жилых домах, чище станет воздух. А еще лучше, если ТЭЦ в качестве топлива будет использовать природный газ. Тогда исчезнут и угольные склады, и составы, груженные углем.