Elektrownia cieplna
Z Wikipedii
Elektrownia cieplna (konwencjonalna lub nie) to zespół urządzeń produkujący energię elektryczną wykorzystując do tego celu szereg przemian energetycznych, wśród których istotne znaczenie odgrywa ciepło. Energia cieplna pochodzi zwykle ze spalania paliwa w kotle parowym. Służy ona do pogrzania i odparowania wody oraz przegrzania pary wodnej. W turbinie następuje zamiana entalpii na energię mechaniczną odprowadzaną wałem do generatora elektrycznego, w którym zamieniana jest na energię elektryczną. W elektrowni wykorzystującej układ turbiny gazowej ciepło dostarczane jest w komorze spalania (układ otwarty), bądź w wymienniku ciepła.
W elektrowni cieplnej energia pierwotna występuje zwykle w formie chemicznej i jest uwalniana w procesie spalania:
- paliw kopalnych (najczęściej węgla lub gazu ziemnego),
- substancji organicznych,
- odpadów przemysłowych lub komunalnych,
- biomasy,
- biogazu,
i innych.
Energia cieplna powstaje zwykle w wyniku spalania paliwa, ale może pochodzić z innych źródeł, np. ciepło odpadowe z dowolnych procesów technologicznych, źródeł geotermalnych, energii słońca.
Rozróżnia się następujące rodzaje elektrowni cieplnych:
- parowe (z turbinami parowymi)
- gazowe (z turbinami gazowymi)
- gazowo-parowe z turbinami gazowymi, parowymi i kotłem odzyskowym
- spalinowe (z silnikami tłokowymi).
Na blok energetyczny elektrowni cieplnej składają się: urządzenia podstawowe (kocioł parowy, silnik Diesla), turbina spalinowa, turbina parowa, generator synchroniczny, skraplacz, pompa wody zasilającej, transformator oraz urządzenia pomocnicze pracujące na potrzeby bloku energetycznego (młyny, pompy, wentylatory), instalacje odsiarczania i odazotowania spalin, wymienniki regeneracyjne, zbiornik wody zasilającej z odgazowywaczem, wzbudnica, rurociągi wody i pary, smoczki, zawory, taśmociągi, podajniki, i wiele innych.
W Polsce para produkowana najczęściej jest w kotle parowym opalanym węglem, ale w elektrowniach jądrowych wytwarza ją reaktor jądrowy, a może też być także produkowana w elektrowniach słonecznych typu CRS. W elektrowniach gazowo-parowych para wytwarzana jest zwykle w kotłach odzyskowych.
W teorii maszyn cieplnych mówi się, że obiegiem porównawczym elektrowni parowej jest obieg Clausiusa-Rankine'a (obieg C-R). Obieg rzeczywisty elektrowni parowej uwzględnia poszczególne straty, zwłaszcza spadek ciśnienia w kotle i przyrost entropii w turbinie. Poza tymi najistotniejszymi stratami występują mniejsze - w pompie wody zasilającej, skraplaczu, rurociągach i wymiennikach regeneracyjnych. Ciepło ujemne obiegu odprowadzane jest do otoczenia najczęściej za pomocą układu chłodzenia przekazującego energię cieplną od skraplacza do chłodni kominowej.
Natomiast obiegiem porównawczym siłowni gazowej jest obieg Joule'a-Braytona, składający się (podobnie jak obieg C-R) z dwóch adiabat odwracalnych i dwóch izobar. Jednak z uwagi na znaczne oddalenie parametrów czynnika od linii nasycenia, ta ostatnia nie jest zaznaczana na wykresach termodynamicznych zawierających obieg Braytone'a. I w tym przypadku obieg siłowni rzeczywistej uwzględnia odpowiednie straty ciśnienia i przyrosty entropii procesów adiabatycznych.
Wytwarzanie energii elektrycznej często wiąże się z jednoczesnym (skojarzonym) wytwarzaniem ciepła użytecznego (układy kogeneracyjne). Układ taki popularnie nazywany jest elektrociepłownią. Stosowanie skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej pozwala na znacznie lepsze wykorzystanie paliwa (o ok. 15 %) niż rozdzielone ich wytwarzanie w kotłowniach i elektrowniach kondensacyjnych.
Od pewnego czasu obserwuje się wprowadzanie trójgeneracji - jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej, cieplnej i "zimna", czyli ciepła ujemnego (stosowanego w klimatyzacji), co może jeszcze bardziej podnieść efektywność wykorzystania paliwa. Ciepło ujemne wytwarzane jest w absorpcyjnych ziębiarkach, w których "siłą napędową" jest gorący czynnik opuszczający turbinę gazową bądź silnik tłokowy.
