Elektrownia cieplna - Polski Serwis Naukowy

Elektrownia cieplna (konwencjonalna lub jądrowa) – 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 podgrzania i odparowania wody oraz przegrzania pary wodnej. W turbinie następuje zamiana energii cieplnej pary 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 (układ zamknięty).

Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) - jeden z rodzajów odnawialnych źródeł energii. Polega na wykorzystywaniu cieplnej energii wnętrza Ziemi, szczególnie w obszarach działalności wulkanicznej i sejsmicznej. Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna.

Elektroenergetyka – podgrupa energetyki i elektrotechniki dotyczącą wytwarzania, przesyłu i rozdziału energii elektrycznej. Jej głównym zadaniem jest zapewnienie ciągłego (niezawodnego) dopływu energii elektrycznej o odpowiedniej (wysokiej) jakości do odbiorcy.

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.

Wał – część maszyny, najczęściej w kształcie walca, obracająca się wokół własnej osi wraz z zamocowanymi na niej elementami, służąca do przenoszenia momentu obrotowego. Na wale mogą być osadzone: koła zębate, piasty, tarcze hamulcowe itp.

Przemysł maszynowy - jest to produkcja maszyn i sprzętu ciężkiego, zwykle na potrzeby innych gałęzi przemysłu. Przemysł maszynowy jest gałęzią przemysłu ciężkiego. Do przemysłu maszynowego nie zalicza się zwykle produkcji pojazdów, statków, urządzeń AGD, oraz przemysłu zbrojeniowego.

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.

Spalanie to reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.

Para przegrzana (para nienasycona) to para sucha mająca temperaturę wyższą niż temperatura wrzenia cieczy przy danym ciśnieniu. Otrzymywana przez przegrzanie pary nasyconej w przegrzewaczu. Zastąpienie pary mokrej parą przegrzaną podniosło sprawność maszyn parowych i turbin.

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.

Obieg termodynamiczny jest to szereg dowolnych przemian termodynamicznych, którym podlega czynnik termodynamiczny, a stan termodynamiczny czynnika na końcu obiegu pokrywa się ze stanem na jego początku.

Wymiennik ciepła – urządzenie służące do wymiany energii cieplnej pomiędzy dwoma jej nośnikami, tj. substancjami będącymi w stanie ciekłym lub gazowym.

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. Otoczenie jest dolnym źródłem ciepła obiegu.

Pompa jest urządzeniem służącym do wytworzenia różnicy ciśnień między stroną ssawną (wlotem do pompy) a tłoczną (wylotem z pompy), umożliwiającej transport cieczy lub osadów. Działanie pompy polega na przekazaniu cieczy siły mechanicznej przez wirnik, tłok lub membranę, celem jej sprężenia.

Surowiec – materiał przeznaczony do dalszej przeróbki. Surowce są produktami przemysłu wydobywczego, rolnictwa, leśnictwa lub powstają w wyniku przerobu odpadów.

Natomiast obiegiem porównawczym siłowni gazowej jest obieg Braytona-Joule'a, 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.

Królestwo Polskie (potocznie Królestwo Kongresowe, Kongresówka; ros. Царство Польское, Carstwo Polskoje) – istniejące w latach 1815-1916 państwo na terytorium polskim, pozostające w unii personalnej z Imperium Rosyjskim, z własną konstytucją, sejmem, wojskiem, monetą i polskim językiem urzędowym oraz cesarzem rosyjskim jako koronowanym królem Polski i ustanowionym przez niego namiestnikiem.

Prądnica, generator elektryczny – maszyna elektryczna (dawne nazwy: dynamo-maszyna, dynamo) zamieniająca energię mechaniczną na energię elektryczną. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.

Elektrownia Bełchatów

Sprawność elektrowni cieplnych nie przekracza 46%. Najpotężniejszą elektrownią tego typu na świecie jest rosyjska Elektrownia Berezowska o zainstalowanej mocy 6400 MW. Niewiele jej ustępującą jest największa w Polsce Elektrownia Bełchatów o mocy ponad 4400 MW.

Turbina (z łac. turbo, burza, trąba powietrzna) – silnik przepływowy wykorzystujący energię przepływającego płynu do wytwarzania energii mechanicznej. Elementem wirnika oddziałującym z płynem są specjalnie ukształtowane łopatki.

Ciepło – w fizyce to jeden z dwóch sposobów, obok pracy, przekazywania energii wewnętrznej układowi termodynamicznemu. Jest to przekazywanie energii chaotycznego ruchu cząstek (atomów, cząsteczek, jonów) w zderzeniach cząstek tworzących te układy ; oznacza formę zmian energii, nie zaś jedną z form energii .

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.

Komin – droga przenoszenia spalin w przypadku komina spalinowego oraz droga przenoszenia zużytego powietrza w przypadku komina wentylacyjnego. Potocznie jest to pionowa konstrukcja budowlana.

Tlenek siarki(IV), S O2 (ditlenek siarki, dwutlenek siarki, bezwodnik siarkawy) – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków niemetali. Bezbarwny gaz o ostrym, gryzącym i duszącym zapachu, silnie drażniący drogi oddechowe. Dwutlenek siarki jest trujący dla zwierząt i szkodliwy dla roślin. Ma własności bakteriobójcze i pleśniobójcze. Jest produktem ubocznym spalania paliw kopalnych, przez co przyczynia się do zanieczyszczenia atmosfery (smog). Stosowany jako konserwant (E220), szczególnie powszechnie do win, także markowych. Dwutlenek siarki wykorzystuje się również do produkcji siarczynów, do bielenia (w przemyśle tekstylnym i papierniczym), dezynfekcji (znany już w starożytności) i jako czynnik chłodniczy. Jest produktem pośrednim podczas produkcji kwasu siarkowego. Rozpuszczalny m.in. w wodzie i acetonie.

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.

Elektrownia "Rybnik" – elektrownia kondensacyjna (cieplna) i blokowa, największa na Górnym Śląsku, zarazem jedna z największych w kraju, obecnie należąca do Grupy EDF.

Radom – miasto z prawami powiatu w centralno-wschodniej Polsce, w województwie mazowieckim nad rzeką Mleczną. Największy ośrodek miejski w widłach Wisły i Pilicy. Czternaste co do wielkości miasto w Polsce. Siedziba kurii diecezji radomskiej i powiatu radomskiego. Centrum administracyjne i kulturalne ziemi radomskiej.

Elektrownie cieplne w Polsce

Elektrownie o mocy powyżej 100 MW w Polsce

W Polsce pierwsze siłownie cieplne (parowe) powstały w XIX w. Dostarczały one energię mechaniczną poszczególnym zakładom przemysłu maszynowego lub włókienniczego, hutom, kopalniom itp. Pierwsza elektrownia miejska w Królestwie Polskim powstała w Radomiu w 1900 roku, kolejna w 1902 roku w Warszawie. Po I wojnie światowej planowano w Polsce budowę wielu elektrowni, ale planu tego nie zrealizowano. Dopiero po II wojnie światowej nastąpił gwałtowny rozwój elektroenergetyki w oparciu o własne zasoby surowców energetycznych (węgiel kamienny i później brunatny).

PGE Elektrownia Turów S.A. (PGE Elektrownia Turów S.A.) – elektrownia cieplna, kondensacyjna, blokowa z międzystopniowym przegrzewem pary i zamkniętym układem wody chłodzącej. Elektrownia znajduje się w Bogatyni (powiat zgorzelecki). Jej moc wynosi 2106 MW. Produkcja energii elektrycznej brutto 13 144 008 MWh. Podczas której zużycie węgla brunatnego na produkcję energii elektrycznej i cieplnej wyniosło 11 991 500 Mg.

Polska, oficjalnie Rzeczpospolita Polska – państwo położone w Europie Środkowej nad Morzem Bałtyckim. Graniczy z Niemcami (na zachodzie), Czechami i Słowacją (na południu), Ukrainą i Białorusią (na wschodzie), na północnym wschodzie z Litwą oraz na północy z Rosją (obwód kaliningradzki). Ponadto polska granica wyłącznej strefy ekonomicznej na Bałtyku graniczy ze strefami Danii i Szwecji.

Dzisiaj w Polsce mamy 55 cieplnych elektrowni zawodowych, które wytwarzają 90% energii naszego kraju. Opalane są w 60% węglem kamiennym, a w 38% węglem brunatnym.

Rozmieszczenie dużych elektrowni cieplnych zależy od trzech czynników:

dostępu do paliwa,

możliwości łatwego poboru wody,

bliskości rynku zbytu energii.

Elektrownie opalane węglem brunatnym zlokalizowane są tuż przy kopalniach odkrywkowych. Są to elektrownie: Bełchatów, Zespół Elektrowni Pątnów-Adamów-Konin, Turów.

Elektrownie opalane węglem kamiennym znajdują się w Górnośląskim Okręgu Przemysłowym, np. Rybnik (ROW), Jaworzno III i Łaziska.

Kocioł odzysknicowy (albo kocioł odzyskowy) to wytwornica pary odzyskująca ciepło z czynnika o stosunkowo wysokiej temperaturze. Ciepło to służy do wytworzenia pary wodnej przegrzanej w obiegu turbiny parowej, a w układach prostych byłoby wyrzucane do otoczenia, stanowiąc stratę wylotową. Podstawowe zastosowanie kotła odzysknicowego polega na połączeniu (technicznie i termodynamicznie) obiegów turbiny gazowej i turbiny parowej w układach gazowo-parowych, gdzie służy do wytworzenia pary kosztem energii cieplnej spalin opuszczających turbinę gazową.

Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop U-235), w której ciepło konieczne do uzyskania pary, jest otrzymywane z reaktora jądrowego. Warto zobaczyć: Energetyka jądrowa.

Kilka elektrowni opalanych węglem kamiennym zlokalizowano nad dużymi rzekami. Są to: Połaniec, Kozienice, Dolna Odra, Ostrołęka.

Energia elektryczna ma wielkie znaczenie dla gospodarki Polski. Dostarczana jest do wszystkich dziedzin przemysłu. Podczas produkcji energii do atmosfery wyrzucane są spaliny z kominów w tym dwutlenek węgla i siarki oraz tlenek azotu. Elektrownie cieplne opalane węglem stwarzają poważne zagrożenie dla środowiska, dlatego zmierza się do ograniczenia wytwarzania energii w ten sposób i zamiany jej źródła na energię ekologiczną np. elektrownie słoneczne, wodne, czy atomowe. Jednak ze względu na małą wydajność pierwszych, niemożliwość budowy zbyt wielu drugich i znaczny koszt oraz społeczne uprzedzenia do tych trzecich większość energii w Polsce nadal uzyskuje się ze spalania paliw kopalnych.

Dwutlenek węgla (CO2, nazwa systematyczna: ditlenek węgla lub tlenek węgla(IV)) – nieorganiczny związek chemiczny, tlenek węgla na IV stopniu utlenienia.

Układ gazowo-parowy (ang. Combined Cycle) jest połączeniem układu turbiny gazowej i turbiny parowej. Spaliny za turbiną gazową mają stosunkowo wysoką temperaturę (500-700 °C). W prostym układzie turbiny gazowej są one wyrzucane do otoczenia, a ich entalpia o stosunkowo wysokiej wartości stanowi stratę wylotową. Natomiast w układzie gazowo-parowym spaliny te są wykorzystywane do wytworzenia pary w wytwornicy pary (kotle odzyskowym).

Zobacz tez

elektrownia węglowa

Linki zewnętrzne

Elektrownie węglowe w Polsce na Mapie Google