Vypracovali: Pavla Korešová Tomáš Pech Tomáš Soták Jan Šembera Tepelné elektrárny Vypracovali: Pavla Korešová Tomáš Pech Tomáš Soták Jan Šembera IX.B březen 2005

Princip Tepelné elektrárny Základem je kotel na spalování hnědého uhlí (může být i na jiné palivo, např. olej, plyn, ale nejčastěji na nekvalitní hnědé uhlí až lignit). Uhlí se neustále přisypává pomocí dopravníku(1). V kotli(10) se uhlí spaluje a ohřívá vodu, která je v potrubí vedeném okolo kotle. Ohřátím na vysokou teplotu voda přechází v páru, která se tlakem vhání na turbinu(17), kterou otáčí. Ta pomocí převodů roztáčí generátor(18). Z generátoru odchází přes trafostanice elektrický proud do sítě.

2 – zásobník uhlí v elektrárně

4 – úložiště popílku

5 – technologická voda splavovací

7 – hořáky

10 – kotel

11 – parní buben

13 - ventilátor

14 – elektrostatický odlučovač popílku

16 – kondenzátor

17 – turbína

18 – elektrický generátor

19 – chladící voda

20 – chladící věž

21 – dýmový ventilátor

22 – komín

Vysvětlivky k obrázku 1 – pásový dopravník – umožňuje plynulý transport paliva ze skládky do zásobníku. Gumový pás dopravníku je poháněn elektromotory. Uhlí se jimi dopravuje na vzdálenosti i stovek metrů. 2 – zásobník uhlí v elektrárně 3 – mlecí zařízení – součástí mlecího okruhu je: zásobník kusového uhlí podavač zabezpečující dopravu uhlí do mlýna mlýn, kde se mele kusové uhlí na prášek třídič, který vrací hrubé kusy zpět do okruhu a potrubní dopravní systém s  ventilátorem. Kapacita mlecího okruhu bloku s výkonem 200MW je až 180 tun hnědého uhlí za hodinu. 4 – úložiště popílku – Popílek jsou jemné částečky popelu vzniklé spalováním práškového uhlí. Vzniká ve spalovacím prostoru a je unášen spalinami do dalších částí kotle. Ze spalin se odstraňuje cyklonami a elektrostatickými filtry. 5 – technologická voda splavovací - je voda používaná na dopravu materiálů v elektrárně, např. popílku na úložiště apod. Vysoká spotřeba vody se dá výrazně snížit recirkulací s průběžným čištěním.. 6 – čerpadlo - v čerpadle se mění mechanická energie na potenciální energii kapaliny. Rozlišujeme 3 základní typy čerpadel – hydrodynamická radiální nebo diagonální, dále hydrostatická a čerpadla pracující na jiném principu. Hydrodynamické čerpadlo mění kinetickou energii rotoru na kinetickou energii vody. 7 – hořáky – jsou to zařízení, kterými se přivádí směs paliva (práškového uhlí příp. jiného) a vzduchu do spalovacího prostoru ohniště. Ihned po výstupu z hořáku se palivová směs mísí se sekundárním vzduchem a musí na co nejkratší dráze shořet. Hořák má podstatný vliv na správný průběh spalování. Hořáky se dělí: podle použití – výkonné, zapalovací, speciální podle paliva – práškové, olejové, plynové, kombinované podle výkonu – 4-80 MW 8 – odvod zgranulované strusky – roztavená struska vytéká z výtavného ohniště a granuluje v granulační nádrži na jemné částice, hrubší jsou drceny. Strusku nasává ejektor a potrubním dopravním systémem je struska dopravena na mokré úložiště, vzdálené až několik kilometrů. 9 – struska – vzniká v parním kotli s výtavním ohništěm tavením popela nebo popílku. Vypouští se do granulační nádrže (viz 8). 10 – kotel - je zařízení určené na výrobu páry. Skládá se ze spalovacího zařízení (ohniště) a parního generátoru, kde z napájecí vody vzniká pára o teplotě např. 545o C a tlaku 13,6 MPa. Kotle se dělí podle typu ohniště (např. roštové, práškové výtavní, práškové granulační, fluidní), podle konstrukce parního generátoru a podle oběhu (přirozený, nucený oběh, průtlačné kotle)

11 – parní buben - je to válcová horizontální ocelová tlaková, tepelně izolovaná nádoba, často umístěná mimo spalovací prostor a mimo tah kotle. Dochází v něm k separaci nasycené páry. Buben zajišťuje přirozená oběh vody. V průtlačných kotlích buben odpadá. 12 – ohřívák vzduchu - tepelný výměník, ve kterém se nasávaný vzduch ohřívá teplem odcházejících spalin. 13 - ventilátor – zařízení na stlačování plynu. V elektrárnách na pevná fosilní paliva, tj. uhlí, se ventilátory používají na vhánění spalovaného vzduchu do ohniště. 14 – elektrostatický odlučovač popílku – v tomto zařízení působením elektrostatického pole získávají částečky popílku záporný náboj a jsou sbírané na kladných elektrodách. Umistˇuje se před komínem, odlučivost popílku je více jak 99%. 15 – napájecí čerpadlo – dopravuje vodu z kondenzátoru zpět do kotle. 16 – kondenzátor - je tepelný výměník, ve kterém na trubkách chlazených chladící vodou kondenzuje pára, přiváděná do kondenzátoru z posledního stupně parní turbíny. Kondenzační teplo (tj. teplo uvolněné při změně (zchlazení) páry na vodu se odvádí chladicí vodou na chladící věž. Chladící voda se ohřívá cca o 11o C. 17 – turbína - energetické zařízení, ve kterém probíhá přeměna části vnitřní energie pracovní látky na mechanickou energii turbogenerátoru. V TE na fosilní paliva jsou nejčastější parní turbíny, kde pracovní látkou je pára. Výkon turbín je od 2 do 500 MW a pracují s párou horkou 360 – 550o C pod tlakem 2-16 MPa. 18 – elektrický generátor – zařízení, ve kterém dochází k přeměně kinetické energie rotoru turbogenerátoru na elektrickou energii. Většinou bývá na společné hřídeli s turbínou. Siločáry magnetického pole rotoru protínají vinutí statoru a indukují v něm elektrický proud. 19 – chladící voda – voda odvádějící z kondenzátoru teplo, které se uvolňuje při kondenzaci páry. Ochlazuje se v chladící věži a vrací se zpět do kondenzátoru. Teplota chladící vody na vstupu do kondenzátoru je 15 – 25o C a na výstupu 26 – 35o C. 20 – chladící věž – tepelný výměník, ve kterém se odevzdává teplo chladící vody do okolní atmosféry. Nejpoužívanější jsou věže s přirozeným tahem. Přiváděná voda je rozstřikována na malé kapičky, které jsou ochlazovány proudem stoupajícího vzduchu, ohřátého na 20o C. Tahový komín chladicí věže je ze železobetonového hyberboloidního pláště, vysoký 90 m, s průměrem základny 73 m a ústím 43 m. 21 – dýmový ventilátor – zařízení na stlačování plynu. V TE na fosilní palivo se tyto ventilátory používají na odvod ochlazených spalin do komína. Objemový průtok spalinového ventilátoru je 15 m3/s. Teplota spalin je 170o C. 22 – komín – slouží k odvádění spalin do ovzduší. Je to dutý válec, vytvářející na základě rozdílu hustoty okolního vzduchu a ohřátých spalin vztlak. Váýška komína je 60 – 300 m a teplota spalin na výstupu je 130 – 140o C.

Vliv tepelných elektráren na životní prostředí Výroba elektrické energie v tepelných elektrárnách (dále jen TE) je považována za významný zdroj znečištění životního prostředí. K výrobě energie je využíván neobnovitelný zdroj energie (uhlí). Při těžbě a následném zušlechťování hnědého uhlí dochází k velkoplošnému poškození přírody – povrchové lomy, skládky hlušiny. Při vlastní výrobě elektrické energie v TE dochází k produkci odpadů, k vypouštění škodlivých emisí (plynů) a imisí (pevných látek) do ovzduší. Přes uvedené nedostatky zůstává výroba elektřiny v TE základem energetiky ve většině zemí. Různé typy TE mají různě velké negativní dopady na životní prostředí. Negativním vlivům TE na životní prostředí je potřeba předcházet a minimalizovat je již v době projekčních prací. Pozitivních vlivů TE je velmi málo.

Tepelná elektrárna vzhledem k ostatním: Jaderná elektrárna je více ekologičtější než TE, ale je u ní riziko havárie Sluneční, větrné, vodní, geotermální a přílivové elektrárny neškodí životnímu prostředí, jejich provoz je ale omezen přírodou ( na rozdíl od TE )