Что такое теплоэлектроцентраль (ТЭЦ): принцип работы и устройство
ТЭЦ - это аббревиатура теплоэлектроцентрали. Теплоэлектроцентраль вырабатывает для потребителей электроэнергию и тепло одновременно. Это энергетический комплекс «два в одном»! ТЭЦ является важным элементом системы теплоснабжения.
)
Принцип работы ТЭЦ
Принцип работы всех ТЭЦ примерно одинаков, просто, в зависимости от используемого вида топлива, в начале технологической цепочки будет установлено то или иное оборудование. Рассмотрим, как устроена ТЭЦ, работающая на угле.
Принцип работы ТЭЦ: от угля до тепла в батареяхЦепочка такой ТЭЦ начинается с вагоноопракидывающего устройства. Далее уголь поступает в распределитель. После этого уголь измельчается на мелкие куски. Полученное топливо сжигается в трубах котла, и вода превращается в пар. Вода предварительно очищается от солей кальция, магния, минеральных примесей, чтобы избежать коррозии в трубах котла и паропроводах. Образовавшийся пар под огромным давлением подается на лопатки турбины, вал которой жестко соединен с генератором. Турбина вращается с огромной скоростью. В генераторе механическая энергия вращения преобразуется в электрическое напряжение. Далее электричество поступает на повышающий трансформатор и распределяется по потребителям. Отработанный пар из турбины поступает в теплообменник, где нагревает воду для нужд отопления. Нагретая вода по тепломагистрали подается в городскую систему теплоснабжения (отопление).
Различия между ТЭС, ГРЭС, КЭС и ТЭЦ
Электростанции, применяющие тепловую энергию, подразделяются на конденсационные (КЭС) и теплоцентрали (ТЭЦ). Блоки этих станций производят электроэнергию и тепло с помощью сжигания разнообразных видов топлива.
- ТЭС (тепловая электростанция) работает на ископаемом топливе. Оно сгорает в топке, и энергия химических связей переходит в тепловую энергию продуктов сгорания - воды и углекислого газа. Тепло нагревает воду в паровом котле и превращает ее в горячий пар, который под огромным давлением устремляется в турбину. На ее лопатках тепловая энергия пара превращается в механическую. Пар остывает и расширяется, а турбина раскручивается и вращает ротор электрогенератора, который преобразует механическую энергию вращения в электрическую.
- КЭС (конденсационная электростанция) работает по тому же принципу, что и ТЭС, но предназначена только для выработки электроэнергии.
- ГРЭС (государственная районная электростанция) - это очень большая КЭС, снабжающая электричеством целые регионы.
- ТЭЦ (теплоэлектроцентраль) отличается от ТЭС тем, что водяной пар, отработав в турбине, направляется не в конденсатор и обратно в котел, а в теплообменник, и превращает холодную воду в кипяток. По магистральным трубопроводам горячая вода попадает в котельные и оттуда - в водопроводы и системы отопления.

Преимущества и недостатки ТЭЦ
Теплоэлектроцентрали имеют высокий КПД по сравнению с генерирующими только электроэнергию станциями. Производство электроэнергии и тепла вместе увеличивает КПД на 5-7% (для теплоэлектроцентралей 35-43%, для электростанций - 30%). Общая эффективность использования энергии топлива - электрическая плюс тепловая - на ТЭЦ может достигать внушительных 70 и даже 85%.
ТЭЦ - «городские жители»: законы физики не дают эффективно передавать тепло на те же расстояния, что и электричество. Длина магистральных трубопроводов горячей воды обычно не превышает десятка километров. По этой же причине не строят атомные теплоэлектроцентрали: по дороге через санитарную зону шириной десятки километров горячая вода остынет.
Топливо для ТЭЦ
На ТЭЦ используют твердое, жидкое или газообразное топливо: уголь, мазут или газ. Сегодня в России мазут на ТЭС используется только как резервное топливо. Он содержит много серы, которая при сгорании дает вредные выбросы, поэтому от сжигания мазута стараются уйти.
Для защиты воздушного бассейна от загрязнения твердыми частицами используют золоуловители, для рассеивания в атмосфере твердых частиц, окислов серы и азота сооружаются дымовые трубы высотой до 200-250 м. На большинстве ТЭЦ применяют оборотную систему водоснабжения с искусственными охладителями - градирнями.
Газотурбинные ТЭЦ
На газотурбинных ТЭЦ в качестве привода электрических генераторов используются газовые турбины. Теплоснабжение потребителей осуществляется за счет тепла, отбираемого при охлаждении воздуха, сжимаемого компрессорами газотурбинной установки, и тепла газов, отработавших в турбине.
Современная теплоэлектростанция сочетает в себе множество высоких технологий, но суть проста и универсальна: тепло топлива превращает воду в пар, пар вращает турбину, а турбина вращает электрогенератор, пар из турбины затем можно использовать для получения тепла.