Тэц для чего нужны трубы для
Градирни: для чего на заводах и электростанциях устанавливают огромные трубы
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Возле многих крупных предприятий, заводов, атомных электростанций, других крупных объектов нередко находятся трубы огромных размеров. Многих природа ее появления, как и принцип действия, не интересует. Для других же – это обычные трубы, из которых идет дым, хоть и не понятно, откуда он берется. В реальности же дела обстоят несколько иначе.
У этих не совсем обычных труб имеется свое название – градирни. Что касается дыма, то это пар, ключевой задачей которого является отвод лишнего тепла или охлаждение конкретного объекта.
Как это работает
Механизм действия градирни несложный. За счет того, что с поверхности системы трубок испаряется вода, в них в середине температура снижается. Во время вращения вентиляционного механизма возникает воздушный поток. Именно он и отвечает за испарение жидкости. Пополнение последней происходит в постоянном режиме. Для этого существует ороситель. Вентилятор может вращаться с различной скоростью. Этот момент регулируется (повышается показатель теплосъема).
Что касается охлаждающей жидкости, то и скорость ее потока тоже величина контролируемая. Системы функционируют через специальные частотные преобразователи, соответственно, весь охлаждающий процесс находится в рамках конкретных параметров.
В зависимости от размера труб меняется диапазон мощности и рабочих температур, но принцип работы общей системы охлаждения остается прежним. Происходит распыление горячей воды, после чего идет обдув холодным потоком воздуха. Во время испарения основное тепло с капель забирается, а сами капли уже в охлажденном виде падают в бассейн. Для замкнутости цикла установлен каплеуловитель (над оросителем). Он из горячего воздуха собирает влагу.
После завершения процесса происходит возобновление цикла. Несмотря на свою простоту, процессу требуется специальная настройка с балансировкой. В связи с этим, из труб идет пар либо воздух, а не дым.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Почему трубы теплоэлектростанций красят в красно-белые полоски
У теплоэлектроцентралей есть два типа труб, одни из которых часто красят в красно-белые полоски. Рассказываем, для чего это нужно
Но прежде чем мы перейдем к ответу на главный вопрос, разберемся с устройством и принципом работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).
Как работает теплоэлектроцентраль
Теплоэлектроцентраль – она же ТЭЦ — помимо генерации электроэнергии осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.
При этом устроена она достаточно просто. В топку одновременно поступают топливо (в России это измельченный уголь) и разогретый воздух — окислитель. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел, в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Под воздействием мощного потока она начинает вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.
Проходя через рабочее колесо турбины, отработанный пар поступает в конденсаторы, где снова превращается в воду и возвращается назад в рабочий цикл производства. Но температура такой воды слишком высока, чтобы сразу вернуться в систему, поэтому для ее снижения устанавливают градирни. Так называются эти высокие конусообразные башни, через которые выходит пар.
В этих градирнях горячая вода подается насосами наверх к вершине башни и разбрызгивается оросительной системой через множество специальных форсунок. В это же время снизу через специальные окна в градирню поступает воздух. Он движется вверх под действием естественной тяги, которая образуется внутри из-за перепада высоты.
При этом часть горячей воды успевает испариться и выходит вместе с воздухом через сопло градирни в виде пара. Собственно, именно его мы видим в виде белых облаков над тепловыми электростанциями. Некоторые люди считают, что эти выбросы загрязняют воздух или даже ядовиты, но по факту никакой опасности в них нет. После этого оставшаяся часть воды, остуженная воздухом, под действием силы тяжести стекает вниз к основанию башни в специальный установленный водосборник. А оттуда попадает обратно в систему.
Что на самом деле выходит из труб ТЭЦ
Башни, выпускающие такие «белые облака», называются градирни. Еще их называют охладительными башнями. Они предназначены для охлаждения больших объемов воды в системах оборотного водоснабжения тепловых электростанций. На самом деле никакого дыма в таких устройствах быть не может. Внутри них ничего не горит, а наоборот – остужается.
Как работает ТЭЦ
Чтобы понять для чего нужны градирни, необходимо сначала выяснить как работает типовая ТЭЦ. Теплоносителем в таких теплоэлектроцентралях выступает водяной пар. Для его производства служит вода, которая чаще всего используется в системе ТЭЦ по замкнутому контуру.
Надежность работы котлов и систем теплоснабжения в первую очередь зависит от качества воды, поэтому обычная водопроводная вода здесь не годится. Так как главной задачей является предотвращение коррозии и накипи в котлах и трубопроводах, воду для них специально химически подготавливают, лишая ее кислорода, минеральных примесей, а также солей кальция и магния.
Подготовленная таким образом вода в паровых котлах превращается в пар и затем под высоким давлением поступает в паровые турбины для производства электроэнергии.
Проходя через рабочее колесо турбины, отработанный пар поступает в конденсаторы, чтобы потом снова в виде воды возвратиться в рабочий цикл производства. Но температура такой воды слишком высока, чтобы сразу вернуться в систему, поэтому для ее снижения и устанавливают градирни.
Градирни различаются по способу подачи воздуха (вентиляторные, башенные, вакуумные и брызгальные) и по направлению движения рабочей среды (с противотоком, с перекрестным током и со смешанным током).
Устройство градирни
Рассмотрим ее работу на примере самой обычной башенной градирни. Именно их чаще всего устанавливают вблизи ТЭЦ. Такие градирни самые экономичные, так как опираются на естественную тягу без использования электричества, но при этом они самые затратные в плане строительства из-за своего большого размера.
Горячая вода в такой башне подается насосами наверх к вершине башни и разбрызгивается оросительной системой, через множество специальных форсунок.
Снизу, через специальные окна, в градирню поступает воздух. Он движется вверх под действием естественной тяги, создаваемой в башне за счет перепада высоты.
При этом, часть горячей воды, успевает испариться и выходит вместе с воздухом через сопло градирни в виде пара. Другими словами, воздух как бы выталкивает часть пара наружу. Именно этот пар мы и видим в виде белых облаков над тепловыми электростанциями. Остальная часть воды, остуженная воздухом, под действием силы тяжести стекает вниз к основанию башни в специальный установленный водосборник.
А оттуда вода попадает обратно в систему. Так ТЭЦ удается экономить средства на водоподготовку.
А где тогда дым от котельных?
Другое дело – дымовые трубы, которые используются для выброса дыма из водогрейных и паровых котлов. Для нагрева воды в таких котлах в качестве топлива используется уголь, газ или мазут. А значит без процесса горения и дыма их работа невозможна. В отличие от градирен, из таких полосатых труб в атмосферу выходит дым.
Почему трубы строят такими высокими?
Большая высота дымовых труб котельных обусловлена несколькими факторами. Главный из них – экология. По понятным причинам дымовые трубы должны быть выше всех основных городских зданий. Также немаловажную роль играет наличие так называемого инверсионного слоя, или по-простому «купола».
Это невидимое скопление воздушных масс, которое препятствует вертикальному перемещению воздуха, образуя тем самым смог. Инверсионные слои называются также задерживающими. Поэтому в зависимости от местности трубы строят с учетом «пробития» такого «купола».
Вторая причина – чем выше дымовая труба, тем лучше тяга в топке котлов. А также, чем больше объем дымовых газов, требуемых для выброса, тем выше должна быть труба.
Почему заводские трубы окрашены в красно-белые полосы?
Трубы окрашивают в красно-белый цвет по требованиям авиационной безопасности.
Трубы высотой до 100 метров должны иметь окраску на 1/3 высоты трубы в виде чередующихся красно-белых полос одинаковой ширины. При этом верхняя и нижняя полосы должны быть окрашены в красный цвет. Дымовые трубы высотой выше 100 м, окрашиваются чередующимися полосами красного и белого цвета на всю высоту сооружения. То есть по количеству полос можно судить о высоте дымовой трубы.
ТЭЦ. Как это работает? Рассказываем, как работают ТЭЦ, чем они отличаются от котельных, а также о том, куда направляется электроэнергия с тепловой электроцентрали.
ТЭЦ или теплоэлектроцентраль – это электростанция, которая отпускает в энергосистему электрическую энергию, а в городскую централизованную систему – тепло. В Кирове работают три ТЭЦ и ещё одна – в Кирово-Чепецке. Самой старшей из них – ТЭЦ-1 – уже 87 лет, а самой молодой – ТЭЦ-5 – 41 год.
ТЭЦ в Кирове, как и по всей стране, строились в связи с индустриализацией, когда начался рост энергопотребления производства. Одновременно города уходили от отопления печами на дровах и переходили на более удобную и экологичную централизованную систему теплоснабжения.
От котельной теплоэлектроцентраль отличает то, что помимо тепла на станции вырабатывается и электричество. Таким образом, тепло и электричество на ТЭЦ производятся в специальных агрегатах, называемых теплофикационными турбинами. Это сочетание двух одновременно производимых в одних агрегатах продуктов энергетики называется когенерация.
Топливом на теплоэлектроцентрали могут служить многие углеводороды, но в энергетике применяются только те, которые достаточно недорого стоят, имеются в большом количестве и удобны для сжигания. Например, в довоенный период топливом для ТЭЦ-1 в Кирове служили дрова. Согласно историческим документам, тогда на станции было задействовано 480 пильщиков, которые распиливали за сутки до 1500 кубометров дров. Позже электростанции стали использовать в качестве топлива местный торф, а после войны – привозной уголь. С развитием газодобычи в 1970-е – 1980-е годы все ТЭЦ были переведены на сжигание природного газа. Мазут сегодня используется как резервное топливо на случай ограничения по газу.
Отметим, что Кировская ТЭЦ-4 является единственной электростанцией в России, которая может работать сразу на четырёх основных видах энергетического топлива: газ, уголь, торф и мазут.
Градирни – это системы охлаждения больших объёмов технической воды. Подобно радиатору в автомобиле градирня охлаждает воду, отводящую избыточное тепло от конденсатора пара, агрегатов и трущихся деталей турбин. Поступающая из цехов вода распыляется в градирне через систему оросителей и стекает внутрь, отдав тепло в атмосферу. Чем жарче на улице, тем больше требуется охлаждать воду для станции.
Это возможно, но влечёт за собой сразу несколько вызовов:
1. Котлы на ТЭЦ – взаимозаменяемые. Выводится из работы один, тут же растапливается другой. В маленькой котельной с одним котлом это сложно реализовать.
2. Вода для ТЭЦ и системы теплоснабжения города проходит специальную обработку. Из неё убираются лишние соли и кислород. На маленькой котельной реализовать этот процесс сложнее. Значит, и коррозия труб будет происходить более интенсивно.
3. Если на ТЭЦ есть альтернативные виды топлива, используемые при ограничении газоснабжения (например, в период сильных морозов), то на газовой котельной топить углём в этот период будет невозможно.
4. Обслуживание и ремонт большого количества малых котельных требует большого количества людей, которые их будут ремонтировать и эксплуатировать, поэтому стоимость тепла будет существенно выше.
5. Более мощное оборудование ТЭЦ имеет более высокую эффективность, чем оборудование малых котельных.
6. Если не будет теплоэлектроцентралей, то не будет и выработки электроэнергии на них. Это значит, что Киров, где нет ни гидро-, ни атомных, ни солнечных электростанций, всю электроэнергию по перетокам будет получать из других регионов и будет полностью энергозависим.
7. Установка большого количества маленьких, даже газовых, котельных может нанести существенный вред окружающей среде и экологии.
Труба — это дело, притом непростое. Зачем их такими высокими строят?
Лишь бы выше, а там посмотрим?
Трубы котельных в Красноярске редко превышают отметку в 100 метров
Скачать
Труба должна быть цилиндрической и доминировать над застройкой вокруг — это понятно. Но как на энергообъектах определяют точную высоту новых конструкций? Может быть, энергетики исходят из того, сколько могут купить стройматериалов и нанять рабочих для строительства? Или для каждой ТЭЦ это является вопросом престижа, как размеры замка для средневекового феодала? В действительности все не так просто.
Физика для продвинутых
Точные высота и диаметр конструкций при проектировании рассчитываются с помощью сложных формул. Они учитывают самые разные показатели, связанные и с работой теплостанции, и с окружающей ее средой.
Диаметр трубы у основания должен соответствовать:
разность в температурах окружающего воздуха;
загрязненность окружающей среды;
установленные государством допустимые нормы того или иного вещества в воздухе;
общий объем выбросов на станции;
содержание примесей в дымовых газах.
Общая площадь поверхности новой трубы на Красноярской ТЭЦ-1 — 13 000 кв. метров. Это примерно два футбольных поля
Скачать
Небермудский треугольник
Для трубы на ТЭЦ нужно выбрать подходящее место, спроектировать фундамент, рассчитать, как конструкция будет справляться с рабочей нагрузкой, перепадами температур, ветрами.
Труба Красноярской ТЭЦ-3 долгое время была самым высоким рукотворным сооружением Красноярска (275 метров)
Скачать
Специалисты исследуют состав воздуха в разных точках города. При строительстве новой трубы высотой 275 метров на Красноярской ТЭЦ-1 СГК в качестве «зоны влияния» теплостанции исследовала обширное пространство. На городской карте оно выглядит как условный треугольник с вершинами в Зеленой Роще, Верхней Базаихе и в окрестностях Театра юного зрителя.
Сколько метров пробьют купол?
Высота труб Красноярской ТЭЦ-2 — 180 метров. Ее достаточно для того, чтобы пробить «купол» в небе над городом
Скачать
Чаще всего такая ситуация возникает в холодное время года, с октября по март. Невидимый «купол» крепко держит внутри себя все газообразное, что производит миллионный город.
Энергетики следят за составом выбросов ТЭЦ. С середины следующего года на всех трех красноярских станциях заработают специальные датчики экоконтроля, которые сейчас проходят необходимый период аттестации.
Определить размеры дымовой трубы на ТЭЦ — значит решить сложную задачу с несколькими переменными. Конечное значение — это золотая середина между многими факторами.