Є якась добра іронія в тому, що енергетики відзначають своє професійне свято саме 22 грудня, в день зимового сонцестояння. Адже саме тоді чітко видно, за що їм варто дякувати: темряву в найдовшу ніч в році може розігнати тільки електрика. Багато електрики. А де її може бути багато? Правильно, на електростанції. Кореспондент “Сегодня” побував на Придніпровській ТЕС, дізнався, що потрібно зробити з вугіллям і водою, щоб отримати з них електроенергію і як в процесі допомагає “хрест”, але заважає “козел”.
Якби людина змогла хоч на мить відкрити очі й “побачити” електроенергію, перед її поглядом постало б щось схоже на те, що бачив Нео в Місті машин – нескінченне світіння. Лише придивившись можна розгледіти окремі елементи – ось обплетений проводами каркас житлового будинку, ось лінії електромереж, частина з них тьмяні, зате високовольтні – як лазерні промені, що прорізають небо.
Розподільні пристрої представлялися б гігантськими полями, оточеними ореолом мільйона сонць.
А іноді поруч з ними видно гігантські енергопади, джерела всієї електрики, що носиться в кровоносній мережі сучасного світу. Електростанції. Саме вони живлять все наше життя. Зберігають продукти холодними, допомагають готувати їжу, підтримують рух транспорту. Освітлюють вулиці і переносять смайли з одного пристрою на інший, забезпечуючи як роботу смартфонів і комп’ютерів, так і самих стільникових станцій.
Принцип роботи більшості електростанцій приблизно однаковий: точкою максимального докладання зусиль є генератор, який перетворює кінетичну енергію, тобто, енергію руху, на електричний струм завдяки сильному магнітному полю.
Питання лише в тому, як саме крутити ротор генератора. Вітростанції для цього використовують, власне, силу вітру. Гідростанції – силу води. Атомні станції за допомогою енергії розщеплення урану кип’ятять воду і створюють пару, що обертає турбіну. Це відносно дешево та безпечно. Але в АЕС є невелика проблема: вона працює “в базі”, тобто може видати лише стільки мегават і жодною краплею менше. А що робити, коли в перерві футбольного матчу всі одночасно ввімкнули електрочайники та потреба в електроенергії стрімко зросла? Або вранці, коли всі дружно починають збиратися на роботу, включаючи світло, мікрохвильовки, фени та кавоварки, витрачаючи водночас набагато більше електроенергії, ніж вночі? Але є ще один тип електростанцій, який вирішує цю проблему, і ми сьогодні поговоримо саме про нього: це теплові електростанції, які, кажучи мовою фентезі, використовують магію вогню і води, щоб створити енергію, яка приходить до нас у вигляді світла у вікнах і тепла в батареях.
Безпека
Будь-яка теплоелектростанція починається не з палива, і не з води. Насамперед, щоб хоч оком побачити, що відбувається за межами парканів, в тих прямокутниках будівель, над якими височать труби, ви маємо пройти інструктаж з охорони праці. Звичайно, звичайним відвідувачам тут трохи легше, а ось зі співробітників або підрядників питання крутіші, ніж під час захисту дипломної роботи.
Інженери з охорони праці вкрай докладно пояснюють, як поводитися на станції. Аж до дрібниць – кольору крапель на попереджувальних знаках, завдяки цьому можна дізнатися, яка агресивне речовина використовується, кислота (помаранчева) або луг (фіолетова). Це не рахуючи “стандартів”: пересуватися тільки за встановленими маршрутами, уважно виконувати вказівки старшого зміни (або провідника) і обов’язково застосовувати засоби індивідуального захисту.
Після інструктажу слідує опитування, щоб закріпити “пройдений матеріал”. І лише після цього можна вийти з комплексу будівель довкола станції, що нагадує фортечні стіни, і потрапити всередину.
Пожежні лафети. Можуть подати струмінь води на 60 метрів
Паливо
По суті, теплоелектростанція – це чайник зі свистком, на якому встановлено вентилятор. Звичайно, все зеачно складніше, але для початку аналогія зійде. Зазвичай ви ставите чайник на газ. Теплоелектростанції можуть працювати на газі, але це дуже дорого. Можуть на мазуті, але це не дуже добре для екології (мазут використовують для розпалювання). Оптимальний варіант – це вугілля. У випадку України – вугілля газової марки: у нас його добувають досить багато, на відміну від антрациту, який доводиться везти з-за кордону.
На Придніпровській ТЕС, як і на багатьох інших, раніше використовувався антрацит, але тепер він весь заблокований на непідконтрольних Україні територіях, тому компанія ДТЕК вирішила перевести свої теплові станції на газове вугілля. У випадку Прідніпровки це взагалі суцільний виграш, адже майже все газове вугілля країни видобувається поруч
– в “Павлоградвугіллі” і “Добропіллявугілля”.
На відміну від стабільного антрациту, для горіння якого потрібна дуже висока температура, газове вугілля наповнене летючими вуглеводнями, які виходять назовні і починають окислюватися, вступати в реакцію з киснем, виділяючи водночас тепло. Якщо простіше, газове вугілля може самозайматися.
До того, що вугілля димить, енергетики звикли: на будь-який випадок стіни сховища наїжуються червоними лафетними стволами (б’ють на 60 метрів за ширини складу в 80), а внизу чергують пожежні на … бульдозерах. Якщо щось горить через контакт з киснем, значить потрібно цей контакт зменшити, для чого паливо добряче утрамбовують. Куди гірше інше: роздаючи летючі вуглеводні в навколишній простір, вугілля втрачає калорійність, приховану в ньому енергію, що дозволяє виробляти електрику і тепло. Тому за складами ведеться постійне спостереження.
Наступний етап – топлівоподача. Не можна просто підпалити вугілля і отримати електрику, його потрібно підготувати. Уздовж всього вугільного складу тягнеться тракт подачі палива, це перший етап подорожі енергоресурсу до топки котла. Він теж обладнаний спеціальними протипожежними системами: під час підвищення температури автоматично включаються насоси, відкриваються засувки і вугілля заливають водою.
Зі спеціальних стрічок вугілля “їде” спочатку нагору, а потім на конвеєрі “розподіляється” між котлами. І потрапляє в дробарку – шаробарабанний млин, яка за допомогою спеціальних металевих куль розмелює шматки палива на пил. Саме так це називають енергетики, тому, коли мова йде про “пилепроводи”, маються на увазі топлівопроводи.
Тут можна побачити, як вугілля з конвеєрів добирається до місця призначення – топки одного з котлів енергоблоку
Розмелене на пил вугілля змішується з димовими газами з низьким вмістом кисню, щоб висушити вологу і виключити самозаймання вугільного пилу. І, нарешті, потрапляє в котел, де згоряє за температури за тисячу градусів.
В системі пилоподачі постійно контролюється вміст кисню.
“Переклад енергоблоків з антрациту на газову групу вугілля можна порівняти з перекладом бензинового двигуна на газ, – пояснює заступник начальника котлотурбінного цеху Придніпровської ТЕС Олександр Горобець. – Вміст кисню в аеросуміші не мусить перевищувати 16%. Зайвий кисень з цієї суміші ми витісняємо димовими газами. Відповідно, в період реконструкції, вся схема пилоприготування була змінена, змонтовані трубопроводи інертних газів. Виконано величезний комплекс заходів із захисту, пожежної безпеки, на бункер пилу підведено азот, вуглекислоту, пар, щоб можна було вибрати оптимальну систему гасіння”.
Напевно наймагічніше дійство, де людина може вступити у фізичне змагання з живою магмою, відбувається внизу, на нульовій позначці гігантського, що підноситься на десятки метрів, котла. Саме там розташована річка котла (круглий отвір, прикритий масивними дверцятами), в якій видно, як зверху, плавлячи і викривляючись, як рідкий Термінатор, стікає шлак. Поруч стоїть масивна і довга залізна палиця – піка. Спеціальні люди – зольщикі – беруть цю пику і крізь летку збивають шлак, який падає в ванну гідрозолеувидалення. З боку – як лицар, що протикає черево дракона.
“Є такий вид накопичення, називається козел. Це коли розплавлені шлаки розтікаються і ніби впираються рогами. Є ще коза – коли розтікається спідницею. І козел в спідниці, коли і те й інше, – розповідають нам працівники. – Серйозна проблема, іноді всією зміною треба чистити”.
Летка котла. Ніби лицар, протикає списом черево дракона
Фільтр для води
Стоп, запитаєте ви, а де ж електрика? Пам’ятайте аналогію з чайником? Щойно ми розглянули, як влаштована плита, на якій він кипить. Тепер поговоримо про воду, яку в нього заливають.
Якщо в звичайний чайник заливати воду з-під крана, рано чи пізно на ньому з’явиться накип. Накип – це солі різних металів (загалом, магнію, калію і натрію), які містяться у воді, а при нагріванні починають випадати в осад. Коли стінки покриваються товстим шаром, елементи, що нагрівають, починають гріти не тільки метал чайника, а й відкладені солі, температуру, відповідно, зростає, що призводить до тріщин, поломок самих нагрівачів та інших неприємностей.
ТЕС – незвичайний чайник. Тут і тиск вищий, і стінок побільше, і вимоги до води жорсткіші. Тому простим фільтром не обійдешся.
“Спочатку сира вода з річки Дніпро підігрівається в котлотурбінному цеху, потім, з температурою 39-40 градусів, потрапляє в освітлювачі, – розповідає начальник хімічного цеху Світлана Круц. – Їх тут чотири: три продуктивністю 120 тонн води на годину, один – 250 тонн води на годину. Крім сирої води туди надходять реагенти, сірчанокисле залізо, флокулянт (“звертувач”), вапняне молочко”.
Освітлювач – назва професійна. Сира вода каламутна. Після такого очищення виходить очищена, прозора, світла – звідси і освітлювачі.
“Є такий показник, “прозорість по хресту”. Ми мусимо взяти спеціальний циліндр, набрати туди воду й побачити дно, на яке нанесено хрестик. Якщо не бачимо, значить норма не витримана”, – пояснює Світлана.
На виході з освітлювача у води зменшується жорсткість, поліпшується прозорість, падає лужність, поліпшується водневий показник (pH). І вже в такому вигляді вона вирушає на механічну очистку, де, проходячи через вугілля-антрацит, позбавляється від грубодисперсних частинок. Але і це ще не все. Після механічного очищення потрібно пройти знесолення. Аніоновий і катіоновий фільтри прибирають негативно і позитивно заряджені іони солей, фільтр змішаної дії “підбирає хвости” – і тільки після цього вода, майже лабораторний дистилят, може йти на підживлення енергоблоків.
“Якщо ми не будемо дотримуватися норми в знесоленій воді, катіони жорсткості прикипівши до поверхні нагрівання котлів, екранних труб і призведуть до перегріву й розриву”, – підкреслює хімік.
І дає пораду: вдома з водою можна так не морочитися, досить фільтра, що прибирає катіони.“Изначально сырая вода из реки Днепр подогревается в котлотурбинном цехе, потом, с температурой 39-40 градусов, попадает в осветлители, — рассказывает начальник химического цеха Светлана Круц. — Их здесь четыре: три производительностью 120 тонн воды в час, один — 250 тонн воды в час. Кроме сырой воды туда поступают реагенты, сернокислое железо, флокулянт (“свертыватель”), известковое молочко”.
Осветлитель — название профессиональное. Сырая вода мутная. После этой очистки выходит очищенная, прозрачная, светлая — отсюда и осветлители.
“Есть такой показатель, “прозрачность по кресту”. Мы должны взять специальный цилиндр, набрать туда воду и увидеть дно, на которое нанесен крестик. Если не видим, значит норма не выдержана”, — объясняет Светлана.
На выходе из осветлителя у воды уменьшается жесткость, улучшается прозрачность, падает щелочность, улучшается водородный показатель (pH). И уже в таком виде она отправляется на механическую очистку, где, проходя через уголь-антрацит, избавляется от грубодисперсных частиц. Но и это еще не все. После механической очистки нужно пройти обессоливание. Анионовый и катионовый фильтры убирают отрицательно и положительно заряженные ионы солей, фильтр смешанного действия “подбирает хвосты” — и только после этого вода, почти лабораторный дистиллят, может идти на подпитку энергоблоков.
“Если мы не будем выдерживать нормы в обессоленной воде, катионы жесткости прикипят к поверхности нагрева котлов, экранных труб и приведут к перегреву и разрыву”, — подчеркивает химик.
І дає пораду: вдома з водою можна так не морочитися, досить фільтра, що прибирає катіони.
Освітлювач. Перший етап складного водоочищення станції
Нарешті, електрика
Тепер, коли ми розібралися, як правильно підготувати паливо і воду, залишилося лише зрозуміти, звідки береться саме електрика. Отже, в котел подається аеросуміш вугілля, що виходять з газів і палива, які палають, як саме сонце. Паралельно, за спеціальною системою труб, всередину котла потрапляє вода, настільки очищена, що “кришталево чиста” в порівнянні з нею здасться вмістом стічної канави.
Згоряє паливо кип’ятить воду, перетворюючи її на пару, яка під тиском перегрівається до 550 градусів і по трубопроводах подається в парову турбіну. Там тиск нижчий, тому стислий і розігрітий пар практично миттєво розширюється, розкручуючи ротор турбіни. Пам’ятайте вентилятор на свистку нашого чайника? Можливо, це було не найкраще порівняння, тому що парова турбіна значно більша, могутніша і, що вже там,
– крутіша звичайного вентилятора.
Турбогенератор. Саме в цьому місці “народжується” електрика
І саме вона надає руху електрогенератора, який складається з нерухомого статора – провідний котушки, в якій генерується струм, і ротора, що обертає електромагніт. На виході, завдяки цьому обертанню, ми й отримуємо електрику.
Незважаючи на уявну простоту, розміри ТЕС просто колосальні. Щоб вони працювали і видали свої сотні мегават (приблизно 200 мегават вистачить, щоб забезпечити електрикою все населення, скажімо, міста Дніпра), потрібні люди. Десятки сотень людей, які трудяться на підприємстві, деякі – цілими поколіннями.
“Вся моя родина – енергетики, – говорить старший машиніст енергоблоку Вадим Бобир. – Так вийшло, батько працював зварювальником, хотів, щоб я його переплюнув. Я пішов в експлуатацію і виріс до старшого машиніста. Знаєте, я пишаюся, що причетний до енергетики, що ми даємо тепло, гарячу воду, допомагаємо людям. Люди багато чого не розуміють. Ми вдосконалюємося. У нас працюють електрофільтри, які зменшують викиди. І будуються нові”.
Кожен робочий день для них – це нові цікаві виклики.
“В енергетиці ніколи немає постійності. Постійно йде процес удосконалення, переоснащення”, – говорить Олександр Горобець.
Його підлеглі з ним згодні.
“Я займаюся спортом, кандидат в майстри спорту з легкої атлетики. Тренер каже: якщо немає мандражу, ти програв. Так і тут, – посміхається Вадим Бобир. – Не можна губитися, в цьому важливість і відповідальність професії”.
І нехай удосконалення полегшило роботу цих людей, дозволило управляти серцем теплоелектростанції за допомогою комп’ютера, підхід не змінився: вони так само приходять на зміну і пильно стежать за тим, що відбувається, контролюючи все до дрібниць.
На щиті управління. Технології допомагають контролювати процес
Джерело: segodnya.ua
