Principes de base du fonctionnement du TPP

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Qu'est-ce qu'une centrale thermique et quels sont les principes de fonctionnement d'une centrale thermique ? La définition générale de ces objets ressemble approximativement à la suivante - il s'agit de centrales électriques qui transforment l'énergie naturelle en énergie électrique. Les combustibles naturels sont également utilisés à ces fins.

Le principe de fonctionnement des centrales thermiques. Description courte

À ce jour, les centrales thermiques sont les plus utilisées. Les combustibles fossiles sont brûlés dans ces installations, ce qui libère de l'énergie thermique. La tâche du TPP est d'utiliser cette énergie pour obtenir de l'électricité.

Le principe de fonctionnement des TPP est la génération non seulement d'énergie électrique, mais également la production d'énergie thermique, qui est également fournie aux consommateurs sous forme d'eau chaude, par exemple. De plus, ces installations énergétiques génèrent environ 76 % de toute l'électricité. Une distribution aussi large est due au fait que la disponibilité de combustible organique pour le fonctionnement de la station est assez importante. La deuxième raison était que le transport du carburant du lieu de sa production à la station elle-même est assez simple etopération établie. Le principe de fonctionnement du TPP est conçu de telle manière qu'il est possible d'utiliser la chaleur perdue du fluide de travail pour la livraison secondaire à son consommateur.

Séparation des stations par type

Il convient de noter que les centrales thermiques peuvent être divisées en types en fonction du type d'énergie qu'elles produisent. Si le principe de fonctionnement d'une centrale thermique réside uniquement dans la production d'énergie électrique (c'est-à-dire que l'énergie thermique n'est pas fournie au consommateur), on parle alors de centrale à condensation (CPP).

Les installations destinées à la production d'énergie électrique, au dégagement de vapeur, ainsi qu'à la fourniture d'eau chaude au consommateur, disposent de turbines à vapeur au lieu de turbines à condensation. Également dans de tels éléments de la station, il y a une extraction de vapeur intermédiaire ou un dispositif de contre-pression. Le principal avantage et principe de fonctionnement de ce type de centrale thermique (CHP) est que la vapeur d'échappement est également utilisée comme source de chaleur et fournie aux consommateurs. De cette façon, la perte de chaleur et la quantité d'eau de refroidissement peuvent être réduites.

Principes de base du fonctionnement du TPP

Avant de passer à l'examen du principe même de fonctionnement, il est nécessaire de comprendre de quel type de station on parle. L'agencement standard de telles installations comprend un système tel que le réchauffage de la vapeur. C'est nécessaire car le rendement thermique d'un circuit avec une surchauffe intermédiaire sera plus élevé que dans un système où il est absent. En termes simples, le principe de fonctionnement d'une centrale thermique avec un tel schéma sera beaucoup plus efficace avec le mêmeparamètres prédéfinis initiaux et finaux que sans elle. De tout cela, nous pouvons conclure que la base du fonctionnement de la station est le combustible fossile et l'air chauffé.

Plan de travail

Le principe de fonctionnement du TPP est construit comme suit. Le matériau combustible, ainsi que l'agent oxydant, dont le rôle est le plus souvent assumé par l'air chauffé, sont introduits dans le four de la chaudière en flux continu. Des substances telles que le charbon, le pétrole, le mazout, le gaz, le schiste, la tourbe peuvent agir comme combustible. Si nous parlons du combustible le plus courant dans la Fédération de Russie, il s'agit de la poussière de charbon. De plus, le principe de fonctionnement d'une centrale thermique est construit de telle sorte que la chaleur générée par la combustion du combustible chauffe l'eau de la chaudière à vapeur. Sous l'effet du chauffage, le liquide est converti en vapeur saturée, qui pénètre dans la turbine à vapeur par la sortie de vapeur. Le but principal de cet appareil à la station est de convertir l'énergie de la vapeur entrante en énergie mécanique.

Tous les éléments de la turbine capables de se déplacer sont étroitement liés à l'arbre, à la suite de quoi ils tournent comme un mécanisme unique. Pour faire tourner l'arbre, la turbine à vapeur transfère l'énergie cinétique de la vapeur au rotor.

Fonctionnement mécanique de la station

Le dispositif et le principe de fonctionnement du TPP dans sa partie mécanique sont liés au fonctionnement du rotor. La vapeur qui sort de la turbine a une pression et une température très élevées. Cela crée une énergie interne élevée.vapeur, qui va de la chaudière aux tuyères de la turbine. Des jets de vapeur, traversant la tuyère en un flux continu, à une vitesse élevée, souvent même supérieure à la vitesse du son, agissent sur les aubes de la turbine. Ces éléments sont rigidement fixés au disque, qui, à son tour, est étroitement lié à l'arbre. A ce moment, l'énergie mécanique de la vapeur est convertie en énergie mécanique des turbines à rotor. Parlant plus précisément du principe de fonctionnement d'une centrale thermique, l'effet mécanique affecte le rotor du turbogénérateur. Cela est dû au fait que l'arbre d'un rotor et d'un générateur conventionnels sont étroitement liés. Et puis il existe un processus assez connu, simple et compréhensible de conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique dans un appareil tel qu'un générateur.

Mouvement de la vapeur après le rotor

Une fois que la vapeur d'eau a traversé la turbine, sa pression et sa température chutent de manière significative, et elle entre dans la partie suivante de la station - le condenseur. A l'intérieur de cet élément, la transformation inverse de la vapeur en liquide se produit. Pour accomplir cette tâche, il y a de l'eau de refroidissement à l'intérieur du condenseur, qui y pénètre par des tuyaux passant à l'intérieur des parois de l'appareil. Une fois la vapeur reconvertie en eau, elle est pompée par une pompe à condensat et pénètre dans le compartiment suivant - le dégazeur. Il est également important de noter que l'eau pompée passe à travers les réchauffeurs régénératifs.

La tâche principale du dégazeur est d'éliminer les gaz de l'eau entrante. Simultanément à l'opération de nettoyage, le liquide est également chauffé de la même manière quedans les radiateurs régénératifs. A cet effet, la chaleur de la vapeur est utilisée, qui est prélevée sur ce qui suit dans la turbine. Le but principal de l'opération de désaération est de réduire la teneur en oxygène et en dioxyde de carbone dans le liquide à des valeurs acceptables. Cela permet de réduire la vitesse de corrosion sur les voies d'alimentation en eau et en vapeur.

Stations sur le charbon

Le principe de fonctionnement des centrales thermiques dépend fortement du type de combustible utilisé. D'un point de vue technologique, la substance la plus difficile à mettre en œuvre est le charbon. Malgré cela, les matières premières sont la principale source de nutrition dans ces installations, qui représentent environ 30 % de la part totale des stations. En outre, il est prévu d'augmenter le nombre de ces objets. Il convient également de noter que le nombre de compartiments fonctionnels nécessaires au fonctionnement de la station est beaucoup plus important que dans d'autres types.

Comment fonctionnent les centrales thermiques au charbon

Pour que la station fonctionne en continu, le charbon est constamment amené le long des voies ferrées, qui est déchargé à l'aide de dispositifs de déchargement spéciaux. Ensuite, il y a des éléments tels que des bandes transporteuses, à travers lesquelles le charbon déchargé est acheminé vers l'entrepôt. Ensuite, le combustible entre dans l'usine de concassage. Si nécessaire, il est possible de contourner le processus d'approvisionnement en charbon de l'entrepôt et de le transférer directement aux concasseurs à partir des dispositifs de déchargement. Après avoir traversé cette étape, la matière première broyée entre dans le bunker de charbon brut. L'étape suivante est l'approvisionnement en matériel paralimentateurs pour broyeurs à charbon pulvérisé. De plus, la poussière de charbon, utilisant une méthode de transport pneumatique, est introduite dans le bunker de poussière de charbon. En passant par ce chemin, la substance contourne des éléments tels qu'un séparateur et un cyclone, et depuis le bunker, elle entre déjà par les mangeoires directement dans les brûleurs. L'air traversant le cyclone est aspiré par le ventilateur du broyeur, après quoi il est introduit dans la chambre de combustion de la chaudière.

De plus, le mouvement du gaz ressemble à ceci. Les matières volatiles formées dans la chambre de combustion traversent séquentiellement des dispositifs tels que des conduits de gaz d'une chaufferie, puis, si un système de réchauffage est utilisé, le gaz est fourni aux surchauffeurs primaire et secondaire. Dans ce compartiment, ainsi que dans l'économiseur d'eau, le gaz dégage sa chaleur pour chauffer le fluide de travail. Ensuite, un élément appelé surchauffeur d'air est installé. Ici, l'énergie thermique du gaz est utilisée pour chauffer l'air entrant. Après avoir traversé tous ces éléments, la substance volatile passe dans le cendrier, où elle est débarrassée de ses cendres. Les pompes à fumée aspirent ensuite le gaz et le rejettent dans l'atmosphère à l'aide d'un tuyau de gaz.

TPP et NPP

Assez souvent, la question se pose de savoir ce qui est commun entre les centrales thermiques et nucléaires et s'il existe une similitude dans les principes de fonctionnement des centrales thermiques et des centrales nucléaires.

Si nous parlons de leurs similitudes, alors il y en a plusieurs. Premièrement, les deux sont construits de telle manière qu'ils utilisent une ressource naturelle pour leur travail, qui est un fossile et excavé. Outre,on peut noter que les deux objets visent à générer non seulement de l'énergie électrique, mais également de l'énergie thermique. Des similitudes dans les principes de fonctionnement résident également dans le fait que les centrales thermiques et les centrales nucléaires ont des turbines et des générateurs de vapeur impliqués dans le processus. Voici quelques-unes des différences. Il s'agit notamment du fait que, par exemple, le coût de la construction et de l'électricité reçue des centrales thermiques est bien inférieur à celui des centrales nucléaires. Mais, d'un autre côté, les centrales nucléaires ne polluent pas l'atmosphère tant que les déchets sont correctement éliminés et qu'il n'y a pas d'accidents. Alors que les centrales thermiques, de par leur principe de fonctionnement, émettent en permanence des substances nocives dans l'atmosphère.

C'est ici que réside la principale différence dans le fonctionnement des centrales nucléaires et des centrales thermiques. Si dans les installations thermiques, l'énergie thermique issue de la combustion du combustible est le plus souvent transférée à l'eau ou convertie en vapeur, alors dans les centrales nucléaires, l'énergie est tirée de la fission des atomes d'uranium. L'énergie résultante diverge pour chauffer une variété de substances et l'eau est utilisée ici assez rarement. De plus, toutes les substances se trouvent dans des circuits fermés et étanches.

Fourniture de chaleur

Dans certains TPP, leurs schémas peuvent prévoir un tel système qui chauffe la centrale elle-même, ainsi que le village adjacent, le cas échéant. Aux réchauffeurs de réseau de cette unité, la vapeur est prélevée de la turbine et il existe également une ligne spéciale pour l'élimination des condensats. L'eau est fournie et évacuée par un système de tuyauterie spécial. L'énergie électrique qui sera ainsi générée est détournée du générateur électrique et transférée au consommateur,passant par des transformateurs élévateurs.

Équipement principal

Si nous parlons des principaux éléments exploités dans les centrales thermiques, il s'agit des chaufferies, ainsi que des installations de turbines couplées à un générateur électrique et à un condenseur. La principale différence entre l'équipement principal et l'équipement supplémentaire est qu'il a des paramètres standard en termes de puissance, de productivité, de paramètres de vapeur, ainsi que de tension et d'intensité de courant, etc. On peut également noter que le type et le nombre de base les éléments sont sélectionnés en fonction de la puissance que vous devez obtenir d'un TPP, ainsi que de son mode de fonctionnement. Une animation du principe de fonctionnement d'une centrale thermique peut aider à comprendre cette problématique plus en détail.