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.
При оборотном водоснабжении горячая вода из конденсатора попадает в градирню и, сливаясь тонкими струйками, охлаждается, потом снова возвращается в конденсатор.

Обычно турбины имеют скорость 3 тыс. об/мин, а ротор генератора делается двухполюсным. Это позволяет соединять вал турбины непосредственно с валом генератора без промежуточных передач. Полученный в генераторах электрический ток прежде всего поступает на сборные шины распределительного устройства генераторного напряжения.

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
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.