Tepelné elektrárny

1. Tepelné elektrárny Vypracovali: Pavla Korešová Tomáš Pech Tomáš Soták Jan Šembera IX.B březen 2005

2. Princip Tepelné elektrárny Základem je kotel na spalování hnědého uhlí (může být i na jiné palivo, např. olej, plyn, ale nejčastěji na nekvalitní hnědé uhlí až lignit). Uhlí se neustále přisypává pomocí dopravníku(1). V kotli(10) se uhlí spaluje a ohřívá vodu, která je v potrubí vedeném okolo kotle. Ohřátím na vysokou teplotu voda přechází v páru, která se tlakem vhání na turbinu(17), kterou otáčí. Ta pomocí převodů roztáčí generátor(18). Z generátoru odchází přes trafostanice elektrický proud do sítě.

5. 2 – zásobník uhlí v elektrárně

7. 4 – úložiště popílku

8. 5 – technologická voda splavovací

10. 7 – hořáky

13. 10 – kotel

14. 11 – parní buben

16. 13 - ventilátor

17. 14 – elektrostatický odlučovač popílku

19. 16 – kondenzátor

20. 17 – turbína

21. 18 – elektrický generátor

22. 19 – chladící voda

23. 20 – chladící věž

24. 21 – dýmový ventilátor

25. 22 – komín

26. 8 – odvod zgranulované strusky – roztavená struska vytéká z výtavného ohniště a granuluje v granulační nádrži na jemné částice, hrubší jsou drceny. Strusku nasává ejektor a potrubním dopravním systémem je struska dopravena na mokré úložiště, vzdálené až několik kilometrů. 9 – struska – vzniká v parním kotli s výtavním ohništěm tavením popela nebo popílku. Vypouští se do granulační nádrže (viz 8). 10 – kotel - je zařízení určené na výrobu páry. Skládá se ze spalovacího zařízení (ohniště) a parního generátoru, kde z napájecí vody vzniká pára o teplotě např. 545o C a tlaku 13,6 MPa. Kotle se dělí podle typu ohniště (např. roštové, práškové výtavní, práškové granulační, fluidní), podle konstrukce parního generátoru a podle oběhu (přirozený, nucený oběh, průtlačné kotle) Vysvětlivky k obrázku 1 – pásový dopravník – umožňuje plynulý transport paliva ze skládky do zásobníku. Gumový pás dopravníku je poháněn elektromotory. Uhlí se jimi dopravuje na vzdálenosti i stovek metrů. 2 – zásobník uhlí v elektrárně 3 – mlecí zařízení – součástí mlecího okruhu je: zásobník kusového uhlí podavač zabezpečující dopravu uhlí do mlýna mlýn, kde se mele kusové uhlí na prášek třídič, který vrací hrubé kusy zpět do okruhu a potrubní dopravní systém s  ventilátorem. Kapacita mlecího okruhu bloku s výkonem 200MW je až 180 tun hnědého uhlí za hodinu. 4 – úložiště popílku – Popílek jsou jemné částečky popelu vzniklé spalováním práškového uhlí. Vzniká ve spalovacím prostoru a je unášen spalinami do dalších částí kotle. Ze spalin se odstraňuje cyklonami a elektrostatickými filtry. 5 – technologická voda splavovací - je voda používaná nadopravu materiálů v elektrárně, např. popílku na úložiště apod. Vysoká spotřeba vody se dá výrazně snížit recirkulací s průběžným čištěním.. 6 – čerpadlo - v čerpadle se mění mechanická energie na potenciální energii kapaliny. Rozlišujeme 3 základní typy čerpadel – hydrodynamická radiální nebo diagonální, dále hydrostatická a čerpadla pracující na jiném principu. Hydrodynamické čerpadlo mění kinetickou energii rotoru na kinetickou energii vody. 7 – hořáky – jsou to zařízení, kterými se přivádí směs paliva (práškového uhlí příp. jiného) a vzduchu do spalovacího prostoru ohniště. Ihned po výstupu z hořáku se palivová směs mísí se sekundárním vzduchem a musí na co nejkratší dráze shořet. Hořák má podstatný vliv na správný průběh spalování. Hořáky se dělí: podle použití – výkonné, zapalovací, speciální podle paliva – práškové, olejové, plynové, kombinované podle výkonu – 4-80 MW

27. 18 – elektrický generátor– zařízení, ve kterém dochází k přeměně kinetické energie rotoru turbogenerátoru na elektrickou energii. Většinou bývá na společné hřídeli s turbínou. Siločáry magnetického pole rotoru protínají vinutí statoru a indukují v něm elektrický proud. 19 – chladící voda – voda odvádějící z kondenzátoru teplo, které se uvolňuje při kondenzaci páry. Ochlazuje se v chladící věži a vrací se zpět do kondenzátoru. Teplota chladící vody na vstupu do kondenzátoru je 15 – 25o C a na výstupu 26 – 35o C. 20 – chladící věž – tepelný výměník, ve kterém se odevzdává teplo chladící vody do okolní atmosféry. Nejpoužívanější jsou věže s přirozeným tahem. Přiváděná voda je rozstřikována na malé kapičky, které jsou ochlazovány proudem stoupajícího vzduchu, ohřátého na 20o C.Tahový komín chladicí věže je ze železobetonového hyberboloidního pláště, vysoký 90 m, s průměrem základny 73 m a ústím 43 m. 21 – dýmový ventilátor – zařízení na stlačování plynu. V TE na fosilní palivo se tyto ventilátory používají na odvod ochlazených spalin do komína. Objemový průtok spalinového ventilátoru je 15 m3/s. Teplota spalin je 170o C. 22 – komín – slouží k odvádění spalin do ovzduší. Je to dutý válec, vytvářející na základě rozdílu hustoty okolního vzduchu a ohřátých spalin vztlak. Váýška komína je 60 – 300 m a teplota spalin na výstupu je 130 – 140o C. 11 – parní buben - je to válcová horizontální ocelová tlaková, tepelně izolovaná nádoba, často umístěná mimo spalovací prostor a mimo tah kotle. Dochází v něm k separaci nasycené páry. Buben zajišťuje přirozená oběh vody. V průtlačných kotlích buben odpadá. 12 – ohřívák vzduchu - tepelný výměník, ve kterém se nasávaný vzduch ohřívá teplem odcházejících spalin. 13 - ventilátor – zařízení na stlačování plynu. V elektrárnách na pevná fosilní paliva, tj. uhlí, se ventilátory používají na vhánění spalovaného vzduchu do ohniště. 14 – elektrostatický odlučovač popílku – v tomto zařízení působením elektrostatického pole získávají částečky popílku záporný náboj a jsou sbírané na kladných elektrodách. Umistˇuje se před komínem, odlučivost popílku je více jak 99%. 15 – napájecí čerpadlo – dopravuje vodu z kondenzátoru zpět do kotle. 16 – kondenzátor - je tepelný výměník, ve kterém na trubkách chlazených chladící vodou kondenzuje pára, přiváděná do kondenzátoru z posledního stupně parní turbíny. Kondenzační teplo (tj. teplo uvolněné při změně (zchlazení) páry na vodu se odvádí chladicí vodou na chladící věž. Chladící voda se ohřívá cca o 11o C. 17 – turbína - energetické zařízení, ve kterém probíhá přeměna části vnitřní energie pracovní látky na mechanickou energii turbogenerátoru. V TE na fosilní paliva jsou nejčastější parní turbíny, kde pracovní látkou je pára. Výkon turbín je od 2 do 500 MW a pracují s párou horkou 360 – 550o C pod tlakem 2-16 MPa.

28. Vliv tepelných elektráren na životní prostředí Výroba elektrické energie v tepelných elektrárnách (dále jen TE) je považována za významný zdroj znečištění životního prostředí. K výrobě energie je využíván neobnovitelný zdroj energie (uhlí). Při těžbě a následném zušlechťování hnědého uhlí dochází k velkoplošnému poškození přírody – povrchové lomy, skládky hlušiny. Při vlastní výrobě elektrické energie v TE dochází k produkci odpadů, k vypouštění škodlivých emisí (plynů) a imisí (pevných látek) do ovzduší. Přes uvedené nedostatky zůstává výroba elektřiny v TE základem energetiky ve většině zemí. Různé typy TE mají různě velké negativní dopady na životní prostředí. Negativním vlivům TE na životní prostředí je potřeba předcházet a minimalizovat je již v době projekčních prací. Pozitivních vlivů TE je velmi málo.

29. Tepelná elektrárna vzhledem k ostatním: • Jaderná elektrárna je více ekologičtější než TE, ale je u ní riziko havárie • Sluneční, větrné, vodní, geotermální a přílivové elektrárny neškodí životnímu prostředí, jejich provoz je ale omezen přírodou ( na rozdíl od TE )