PROVOZ ELEKTRÁRNY
Provoz v tepelné kondenzační elektrárně
je složitý proces. Tvoří jej několik technologických okruhů: okruhy paliva, vzduchu a kouřových plynů, strusky a popela,
vody a páry a okruh výroby elektřiny.
UHLÍ
Celý řetěz výroby elektřiny v klasické tepelné elektrárně začíná uhelným
hospodářstvím. Uhlí lze rozdělovat
podle různých vnějších znaků, ale i podle dalších parametrů, jako je například spalné teplo, obsah prchavé hořlaviny,
petrografické složení apod. Žádné z těchto kritérií ale neumožňuje samo o sobě
bezpečně rozlišit jednotlivé druhy, protože mezi nimi není ostrý přechod. Spokojme
se tedy se zásadním rozdělením uhlí do tří hlavních skupin: uhlí hnědé, uhlí černé a antracit. Většina uhelných
elektráren ČR spaluje tzv. hnědé energetické uhlí, což je vlastně nízkokalorické
hnědé uhlí.
 |
|
Do elektrárny se uhlí dopravuje pásovými dopravníky, po železnici nebo
loděmi. Pásové dopravníky lze použít pouze v případech, kdy je elektrárna
postavena v blízkosti dolu, jako je tomu například v Tušimicích.
Většina elektráren využívá železnici. K zajištění provozu na
jediný den je zapotřebí v průměru deseti vlaků uhlí o třiceti vagónech. Spotřeba
uhlí závisí na jeho výhřevnosti. Velmi
přibližně lze říci, že na jednu vyrobenou MWh se spálí přibližně 1t uhlí.
Uhlí, které se do elektrárny dopraví, se musí před použitím nejprve
upravit. Projde drticí stanicí a uhelnými mlýny,
ve kterých se mele na jemný prášek. Vlhké palivo
se špatně mele, a proto se musí sušit. Suší se bud' před mletím, nebo přímo za
mletí. Čím je prášek jemnější, tím je spalování
podobnější spalování plynu. Ventilátory
pak uhelný prášek spolu se vzduchem vhánějí do hořáků
kotle. Ve spalovací komoře palivo
shoří. Původně se uhlí spalovalo na roštech,
jak je známe například z pokojových kamen. Ale vzrůstající potřeba spalovat ve
stále větším množství nekvalitní uhlí vedla ve dvacátých letech tohoto století
k dalšímu vývoji ohnišť. Roštové
ohniště je vhodné pro elektrárny s omezeným výkonem (až asi do 150 t/h
páry). Práškové ohniště dokáže
spálit palivo s obsahem popele až do 55 % s účinností vyšší než ohniště
roštová.
Největším technickým problémem, který museli konstruktéři
práškových ohnišť řešit, byl vysoký úlet popílku
do ovzduší, a snadné nebylo ani vyvinout vhodný způsob podávání uhelného prášku
do hořáků.
|
 |
|
Kotel elektrárny Poříčí. |
Moderním a velmi účinným způsobem spalování je spalování fluidní. To
vyžaduje sice výstavbu nových typů spalovacích zařízení, ale zato přináší
výhody v menším množství škodlivých látek v kouřových plynech. Fluidnímu
spalování se říká rovněž spalování ve vznosu. Jeho základní
princip je jednoduchý. Vychází z poznatku, že jemně mleté uhlí se v proudu vzduchu
a ve vhodně zvoleném tvaru spalovacího
prostoru chová jako vroucí kapalina.
Částice uhlí jsou obaleny vzduchem a proces hoření je pak velmi rychlý.
Navíc je snadno regulovatelný přimícháváním spalin a popele zpátky do hořící
vrstvy tak, aby spalovací teploty byly v rozmezí 700 - 900 ° C.
Po shoření paliva padá část popela
do spodního prostoru ohniště jako struska.
Odtud se po zchlazení vodou a případném drcení dopravuje do zásobníků a dále pak
potrubím, vyloženým čedičem, na skládku, které se říká odkaliště.
To je součástí elektrárny. K ukládání popela se používají přírodní prohlubně
po vytěžené nerostné surovině nebo staré lomy.
Část popela je ale v podobě jemných částeček unášena ve spalinách. Aby neznečišťovala ovzduší, je
dnes popílek zachycován v elektroodlučovačích.
Součástí moderních elektráren jsou ještě další zařízení, v nichž se ze spalin
oddělují oxidy síry a dusíku.
VZDUCH
Aby se dosahovalo dobrého hoření, je přiváděn do spalovací komory spolu s rozemletým uhlím ventilátory i vzduch. Množství
přiváděného vzduchu závisí na chemickém složení paliva. Pro lignity je spotřeba
vzduchu nižší, pro kvalitní, černé uhlí je nejvyšší. Orientačně se uvažuje,
že pro výrobu 1 kWh elektřiny se spotřebuje asi 1 kg paliva, z něhož vznikne 7m3plynů.
VODA A PÁRA
Voda, která obíhá v hlavním uzavřeném okruhu kotel - turbína
- kondenzátor - kotel, je
chemicky upravená, aby v ní nebyly žádné zbytky minerálů a aby nepůsobila korozi
oceli. Proto je součástí každé elektrárny chemická úpravna vody a chemické
laboratoře.
Voda je do kotle dodávána napájecími čerpadly. V kotli se voda ohřívá
při tlaku dosahujícím až 20 MPa a vypařuje se.
Nejstaršími a nejjednoduššími byly válcové kotle, u nichž
kotel tvořil nýtovaný buben o velkém průměru (do 2,5 m) a délce (do 10 m).
Výhřevnou plochou byla spodní stěna bubnu ohraničená vyzdívkou vnějšího
roštového ohniště a tahy, kterými procházely spaliny do komína.
Kotle plamencové
měly větší výhřevnou plochu při zachování stejné velikosti bubnu jako u kotlů
válcových. Plamenec se nazývá vlnitá trouba umístěná do vnitřku kotle. Roštové
ohniště je uvnitř plamence, plamenec je obklopen vodou kotle.
Kotle trubkové (nebo žárotrubné) jsou
dalším stupněm ve vývoji kotlů. Jsou to vlastně válcové kotle, do jejichž
vodního prostoru jsou zaválcovány bezešvé trubky, kterými proudí horké spaliny.
 |
Řez parní turbínou. |
Pro uvedené kotle je charakteristický velký vodní obsah a naopak malá
výhřevná plocha. Bylo proto třeba vyvinout energetické kotle, u nichž by se
výhřevná plocha dostatečně zvětšila. Toho se docílilo tím, že výhřevná plocha
je tvořena z varných trubek vytápěných
zevně spalinami. V trubkách obíhá kotelní
voda a vzniká pára. Kotle měly nejprve přirozený oběh vody a šikmé uspořádání
trubek, později nahrazené trubkami strmými. Při velkém zatížení kotle se ale mohlo
stát, že v části trubky se utvořila pára a trubka zůstala suchá, což někdy vedlo
k vyboulení trubky a za určitých okolností k jejímu prasknutí. Tuto nevýhodu
odstraňují kotle s nuceným oběhem nebo průtokem vody, tzv. kotle průtlačné.
Sytá pára, která vzniká pouhým varem vody, však obsahuje příliš
málo energie, a proto se dále ohřívá
spalinami v tzv. přehřívácích
na teplotu sahající až k 550 ° C. Tato tzv. ostrá pára pak proudí
potrubím do turbíny.
Energii předává nejdříve ve vysokotlakém díle parní turbíny, poté v
nízkotlakém díle. Aby se dosáhlo co nejvyšší účinnosti, zavádí se pára po průchodu
částí turbíny zpět do kotle k tzv. mezipřihřátí, při kterém se
opět zvýší její teplota, a pak se znovu zavede do středotlaké a nízkotlaké
části turbíny.
V prvních uhelných elektrárnách se při výrobě elektřiny používaly
pístové parní stroje a dynama, stejnosměrné generátory. Vynález
turbín znamenal v elektrárenství velký pokrok. U jejich zrodu stáli Švéd Gustav Laval (1883) a Brit Charles Algernon Parsons (1884). Zatímco Lavalova turbína byla rovnotlaká
(což znamená, že se tlak páry při průchodu oběžným kolem turbíny nemění).
Parsonsova turbína je přetlaková, reakční (pára částečně
expanduje v oběžném kole).Obě turbíny lze kombinovat. Rozváděcí ústrojí s
příslušným oběžným kolem se označuje jako stupeň. Parní turbíny bývají
mnohostupňové. Výhodou parních turbín oproti pomaleji pracujícím pístovým parním
strojům je hlavně jejich vyšší účinnost a jednoduchost.
 |
|
Strojovna elektrárny Hodonín s turbínou 55
MW. |
|
Když pára odevzdala při průchodu turbínou využitelnou energii, přichází do kondenzátoru. Kondenzátor
je veliká nádoba, kterou proudí v trubkách chladicí
voda vnějšího chladicího okruhu. Pára, která přichází z turbíny, a jejíž
teplota je přibližně 40 ° C, se dotykem se studenými trubkami chladicího okruhu
ochlazuje a kondenzuje - mění se zpátky ve vodu. Z kondenzátoru se voda (odborně kondenzát)
přivádí čerpadly znovu do kotle.
Kondenzační teplo odebrané páře v kondenzátoru se musí chladicí vodou ve
vnějším okruhu někam odvést. Je-li v blízkosti elektrárny velká řeka, odvádí se
do řeky. Pak hovoříme o průtočném chlazení. Tam, kde tato možnost není, se voda
odvádí do chladicích věží a ochladí
se protitahem vzduchu. V obou případech je teplo zcela bez užitku ztraceno.
Chladící věže jsou dvojího druhu:
- s nuceným prouděním vzduchu, tzv. ventilátorové (používané u starších druhů
elektráren)
- s přirozeným tahem, tzv. komínové, většinou hyperbolického tvaru
|