İstilik elektrik stansiyası

Bu əlamətə görə İES-lər kondensasiyalı elektrik stansiyası (KES) və istilik elektrik mərkəzlərinə (İEM) ayrılırlar. KES-lərdə kondensasiyalı turbinlər qoyulur və ancaq elektrik enerjisi istehsal edirlər. KES-lərdən fərqli olaraq İEM-lər tələbatçıları həm elektrik enerjisi, həm də ki, istilik enerjisi (buxar və isti su) ilə təmin edirlər. Belə stansiyalarda təzyiqə görə tənzimləmə ayrımı olan kondensasiyalı turbinlər və yaxud da əks təzyiqli turbinlər qoyulur. İstilik tələbatına görə İEM-lər sənaye tipli, istiləşdirmə tipli və sənaye-istiləşdirmə tipli istilik elektrik mərkəzlərinə ayrılırlar. İES-lərdə istehsal olunan elektrik enerjisinin təxminən 2/3 hissəsi KES-lərdə və 1/3 hissəsi isə İEM-lərdə hasil edilir.

Bu əlamətə görə İES-lər buxar turbinli, qaz turbinli və buxar-qaz turbinli stansiyalara ayrılırlar. Buxar turbinli stansiyalardakı turbinlərin gücü 150 (160), 200 (210), 300, 500, 800 və 1200 MVt olur. Buxar turbini ilə işləyən stansiyaların FİƏ–i təxminən 36–42%-ə qədər olur. Qaz turbinli stansiyalardakı turbinlərin gücü 150, 250 MVt olur. Qaz turbini ilə işləyən stansiyaların FİƏ–i 28–34% olur. Buxar-qaz turbinli stansiyalardakı turbinlərin gücü 400, 500 MVt olur. Buxar-qaz turbini ilə işləyən stansiyaların FİƏ–i 52–57% olur. 

Buxarın parametrləri kritik parametrlərdən aşağı olan İES-lərdə barabanlı və düzaxınlı qazanlardan istifadə olunur. Kritik parametrlərdən yüksək parametrlərdə işləyən stansiyalarda ancaq düzaxınlı buxar generatorları qoyulur.

Bu əlamətə görə İES-lər kritik təzyiqdən aşağı (16,0–17,0 MPa təzyiqə qədər) və kritik təzyiqdən yüksək (22 MPa təzyiqdən böyük) təzyiqlə işləyən stansiyalara ayrılırlar. Adətən gücü 200 MVt-dan az olan turbinlərə daxil olan buxarın təzyiqi kritik qiymətdən az (13 MPa), gücü 250 MVt-dan çox olan turbinlərə daxil olan buxarın təzyiqi kritik qiymətdən böyük (24 MPa) olur.

Qeyd edilən əlamətə görə İES-ləri bərk (əsasən kömür), maye (əsasən mazut) və qaz (əsasən təbii qaz) yanacağı ilə işləyən stansiyalara ayırırlar. Dünyada İES-də elektrik enerjisi alınmasında yanacaq kimi kömürdən daha çox istifadə edilir. Daha doğrusu elektrik enerjisi alınmasının 60%-i kömürə, 28%-i qaza, 12%-i mazuta əsaslanır. Ancaq Azərbaycanda İES-lərdə bərk yanacaqdan istifadə edilmir. Ölkəmizdə elektrik enerjisi istehsalında 80–87% qaz və 13–20% maye yanacaqdan istifadə edilir.

Texnoloji sxemə görə İES-lər blok və qeyri-blok tipli stansiyalara ayrılırlar.

Blok tipli İES-lər müstəqil şəkildə işləyən bir neçə enerji blokundan ibarət olur. Hər bir blokun özünün əsas avadanlığı – buxar turbini və qazanı və onları birləşdirən köməkçi avadanlıqları olur. Turbinin bir buxar qazanı olarsa, belə bloka – monoblok, iki buxar qazanı olarsa, dubl-blok deyilir. Adətən blok sxemində buxarın aralıq qızdırılmasından istifadə olunur. Ona görə də gücü 150 MVt və ondan böyük olan turbinlər blok sxemi üzrə işləyirlər.

Qeyri blok sxemi stansiyalarda qazanların ümumi bəsləyici su xətti və ümumi buxar xəttləri olur. Turbinlərə buxar ümumi buxar xəttindən verilir.

Bu əlamətə görə İES-lər az güclü (100 MVt-a qədər), orta güclü (100–1000 MVt) və böyük güclü (1000 MVt-dan çox) stansiyalara ayrılırlar. Bundan başqa, bir il müddətində qoyulmuş gücdən istifadə saatlarına görə baza (əsas) stansiyalar (6000–7500 saat), pik stansiyalar (2000 saata qədər) və yarım pik stansiyalara ayrılırlar.

İES-lərdə buxar qazanları əsas istilik avadanlığı olub, bəsləyici suyu müəyyən təzyiq və temperatura malik qızışmış buxara çevirir.

Elektrik enerjisi hasil etmək üçün stansiyada qoyulan buxar qazanları energetik buxar qazanları, texnoloji və istiləşdirmə məqsədləri üçün işlədilən buxar qazanları isə sənaye və yaxud istiləşdirmə buxar qazanları adlanır.

Buxarlandırıcı borularda su-buxar qarışığının hərəkəti iki cür təşkil edilir: təbii və məcburi.

Bu səbəbə görə buxar qazanları aşağıdakı siniflərə bölünür: təbii dövranlı barabanlı buxar qazanları, məcburi dövranlı barabanlı buxar qazanları, düz axınlı buxar qazanları, kombinəedilmiş dövranlı qazanlar.

Respublikamızın enerji sistemində təbii dövranlı barabanlı buxar qazanları və düz axınlı buxar qazanlarından istifadə edilir.

Təbii dövranlı barabanlı buxar qazanının iş prinsipi: Yanıcı qarışıq yandırıcı quruluşa verilir. Burada yanacağın yanma prosesi getmir. Yandırıcı quruluşun vəzifəsi yanacaq ilə havanın yaxşı qarışmasını təmin etməkdir. Yanıcı qarışıq ocaq kamerasına verilir, burada yanma prosesi nəticəsində yüksək temperatur (2000 °C-yə qədər) alınır. İstiliyin bir hissəsi daxili divarlarda yerləşən buxarlandırıcı borulara şüalanma yolu ilə verilir. Nəticədə borunun daxilində su buxar qarışığı yaranır. Sıxlıqlar fərqi nəticəsində su-buxar qarışığı barabana doğru hərəkət edir. Burada su və buxar ayrılır. Barabandan buxar buxar qızdırıcıya oradan isə turbinə verilir. Bu buxarın miqdarında isə barabana bəsləyici su verilir. Bu su isə öz növbəsində ekonomayzerdə müəyyən temperatura qədər qızdırılır. Ekonomayzerdən sonra hava qızdırıcısı yerləşdirilir. Burada yanma məhsulları öz istiliyini havaya verir. Bu hava isə yanıcı qarışıq hazırlamaq üçün istifadə edilir. Bütün bu proseslərdən sonra atmosferə atılan havanın temperaturu 140 °C-160 °C-yə düşür.[1]

Turbin latınca "turbine" yəni "dönən" deməkdir. Buxar turbinləri istilik mühərrikləridir.

Buxar əvvəlcə soplo adlanan kanalda təzyiqi kiçik olan mühitə axır, nəticədə soploda buxarın sürəti kəskin artır. Soplodan böyük sürətlə çıxan buxar seli val ilə tərpənməz birləşmiş diskin çənbəri boyu yerləşdirilmiş kürəklərin üstünə axır. Kürəklərarası mühitdən axan buxarın hərəkət istiqaməti dəyişdiyindən öz kinetik enerjisinin bir hissəsini kürəklərə verir (kürəkləri itələyir), bunun nəticəsində disk və onunla tərpənməz birləşmiş val fırlanır.[2]

Turbinlər buxar axınının istiqamətinə görə ox istiqamətli və radial, buxarın təsirinə görə aktiv və reaktiv, ilkin buxarın parametrinə görə orta təzyiqli, yüksək təzyiqli və kritikdən yüksək təzyiqli, buxarın paylanmasına görə drossel buxar paylanması, soplolu buxar paylanması və dolayı buxar paylanması olan turbinlərə ayrılır.[3]

Elektrik generatoru-elektrik maşını olub, mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevirir və quruluşca elektrik mühərriki ilə oxşardır.

Generatorlar 2 hissədən ibarət olur: fırlanan hissə rotor və stansionar hissə stator.

Statorun dolağı üç fazadan ibarət olur, ümumi halda isə m-fazalı ola bilər. Generatorun rotorunda yerləşən dolaq təsirlənmə dolağı adlanır.

Generatorun iş prinsipi belədir: mexaniki enerjini elektrik enerjisinə çevrilməsinə əsaslanır. Lorens qüvvəsi elektrik yükünün maqnit sahəsində hərəkəti zamanı ona təsir edən qüvvəni izah edir. Əgər keçirici maqnit sahəsində eninə hərəkət edərsə onda lorens qüvvəsi keçiricidə olan yükləri bu keçirici boyunca hərəkətə gətirir. Yükün hərəkəti keçiricinin uclarında gərginlik fərqi yaradır. Gərginliyi artırmaq üçün dolaq şəklində olan keçiricilərdən istifadə edirlər. Generatorda rotor gövdəyə nisbətən fırlanır. Üzərində maqnit olan stator maqnit sahəsində fırlanan zaman lorens qüvvəsi elektrik cərəyanı yaradır.

İES-lər ətraf mühiti çirkləndirən əsas sənaye müəssisələrindən biridir. İES-lərin ətraf mühitə təsiri aşağıdakı kimi təsnif edilə bilər:

Yanma prosesi düzgün getdikdə İES-dən atılan tüstü qazları

İstilik elektrik stansiyasının tüstü borularından atmosferə aşağıdakı maddələr atılır: tam yanma məhsulları (CO₂, H₂O, SO₂, SO₃), natamam yanma məhsulları (CO, CH₄, C₂H₄, C₂₀H₁₂), azot oksidləri (N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₄, N₂O₅), kül hissəcikləri, natrium duzları, vanadium birləşmələri, his və s.[4]

Yanma prosesi düzgün getmədikdə İES-dən atılan tüstü qazları

Həm İES-lər həm də digər sənaye müəssisələrinin fəaliyyəti nəticəsində atmosferə xeyli miqdarda CO₂ atılır. Karbon qazının ekoloji cəhətdən problem yaradan əsas xüsusiyyəti onun atmosferdə "İstixana effekti"-ni əmələ gətirməsidir. Son illər aparılan araşdırmaya görə atmosferdə hər il karbon qazının miqdarı 15 milyard ton artır. Bu artımın təxminən 22%-i İES-lərin payına düşür. Ölkəmizdə də İES-lərdən hər il 9 milyon tona yaxın CO₂ atılır.

Atmosferə atılan yanma məhsullarının təşkiledicilərindən biri də kükürd birləşmələridir. Kükürd birləşmələrini SO₂ və SO₃ təşkil edir ki, onlar da tərkibində kükürd və kükürd birləşmələri olan yanacaqlar yandırılarkən əmələ gəlir. Yanma məhsullarının tərkibində olan kükürd birləşmələrinin 95–99%-i SO₂-nin, 1–5%-i isə SO₃-ün payına düşür. Qazanın konvektiv qaz yolunda SO₂-nin bir hissəsi SO₃-ü çevrilir. Qazan qurğusu və ətraf mühit üçün SO₂ o dərəcədə də təhlükəli deyil. Ancaq SO₃ təhlükəli hesab edilir.

İES-lərdən atmosferə atılan digər maddələrdən biri də politsiklik aromatik karbohidrogenlərin ən fəalı hesab edilən benz-a-pirendir(C₂₀H₁₂). C₂₀H₁₂ yanma prosesinə hava çatmadıqda əmələ gəlir. Sübut edilmişdir ki, C₂₀H₁₂ natamam yanma prosesi zamanı temperaturun 700–800 °C səviyyəsində maksimal qiymət alır. Son illər konserogen natamam yanma məhsullarının təsirinin öyrənilməsi ilə benz-a-pirenin xassələrinin və azaldılma yollarının tədqiqatı aparılır.

Atmosferə atılan yanma məhsullarının tərkibində azot oksidləri (NO_x) mövcuddur və onların miqdarının azaldılması üçün ilk növbədə qazanın ocağında temperatur aşağı salınmalıdır.

Kül ancaq bərk yanacaq yandırılan zaman əmələ gəlir. Maye yanacaqlarda külün miqdarı olduqca az, qaz yanacağında isə praktiki olaraq yoxdur. Müasir dövrdə bərk yanacaqla işləyən İES-lərdə yanma məhsullarının tərkibindən kül hissəciklərini ayırmaq üçün yüksək effektivliyə malik kültutucu qurğulardan istifadə edilir və atmosferə çox az miqdarda kül hissəcikləri atılır.

İES-lər atmosferlə yanaşı su hövzələrini də çirkləndirir. Su hövzələrinin çirklənməsi dedikdə, İES-lərdə texnoloji proses zamanı xeyli miqdarda çirkab sularının əmələ gəlməsi və bu suların su hövzələrinə atılması nəzərdə tutulur. İES-lərdə tullantı çirkab su deyərkən ilk növbədə əlavə suyun, kondensatın, qidalandırıcı və s. suların emalı zamanı və istilik mübadilə səthlərinin yuyulmasında alınan və tərkibi müxtəlif duzlarla, qələvi, turşu, metal, yağ və digər qarışıqlarla çirklənmiş tullantı çirkab suları nəzərdə tutulur. Bu çirkab sular su hövzələrinə atılır və suyun keyfiyyəti kəskin pisləşir. Su hövzələrində suyun keyfiyyət göstəricilərinin ümumi orta qiymətinin bərpası ilə yanaşı fasiləsiz olaraq sudakı qarışıqların tərkibinin tarazlaşdırılmasına və dəyişməsinə yönəlmiş proseslər gedir və bunun da səbəbi ilk növbədə su hövzəsinə çirkab tullantı sularının daxil olmasıdır.

Eyni su hövzəsində bir neçə ekosistem mövcud olur və hərəsində də özünə məxsus müxtəlif proseslər gedir. Bu təbii proseslərin gedişinə çirkab sularının müəyyən qədər təsiri var. Belə ki, İES-dən atılan çirkab suların nəticəsində ekosistemin mövcud tarazlığı pozulur və bəzən elə həddə gəlib çata bilər ki, su hövzəsində olan bütün heyvan və bitki aləmi tam məhv olsun. Bununla belə bu zaman ekosistemlərdə öz tarazlığının optimal vəziyyətdə saxlanması üçün əks proseslər həyata keçirilir. Yəni hövzədə suyun öz-özünə təmizlənməsi prosesləri gedir. Ancaq sonuncu qeyd edilən öz-özünə təmizlənmə prosesi yalnız çirkab suların tərkibində az miqdarda zərərli maddə olduqda və çirkab suyun müəyyən qədər təmizlənməsi zamanı mümkündür. Əks halda su hövzələri ciddi ekoloji problemlə üzləşə bilər.

İES-lərin atmosferə, su hövzələrinə təsiri ilə yanaşı torpağa da müəyyən qədər təsiri var. Stansiyada olan çirkab suların müəyyən miqdarının torpağa hopması, turşu yağışları zamanı torpağın çirklənməsi və kül hissəcikləri ilə torpağın üst hissəsinin çirklənməsi İES-lərin torpağa verdiyi əsas zərərdir. Çirkab suların və turşu yağışların təsiri ilə torpaqların şoranlaşması prosesi də baş verə bilər. İES-lərin torpağı çirkləndirməsi dolayı yolla torpağın məhsuldarlığını azaldır. Bu isə öz növbəsində həmin torpaqda əkilən bitkilərin keyfiyyətini aşağı salır. Bundan başqa birbaşa bitkilərin məhsuldarlığı aşağı düşür.

İES-lərin canlılar aləminə təsiri dedikdə əsas etibarı ilə SO₂ və NOx qazlarının insanlara, heyvanat və bitki aləminə təsiri nəzərdə tutulur.

SO₂-nin insanlara təsiri: SO₂-nin insanlara təsiri zamanı insanlarda xüsusi xəstəliklərin yaranması baş verir. Bu xəstəlik növlərinə ilk növbədə ateroskleroz və bununla əlaqəli ürək xəstəliyi, xroniki bronxit, enfizema, bronxial astma və s. aiddir. Bu xəstəliklərin artımı iri sənaye şəhərlərində insanların çoxluğu, atmosfer havasının çirklənmə dərəcəsi ilə əlaqədardır. Atmosfer havasında SO₂-nin və ya asılı hissəciklərin orta illik miqdarı 0,08–0,10 mq/m³ olarsa onda insanların görmə qabiliyyəti pisləşir, onlarda müəyyən narahatlıq ilə yanaşı nəfəs almanın pisləşməsi müşahidə edilir. Havada SO₂-nin və ya asılı hissəciklərin orta sutkalıq miqdarı 0,08–0,10 mq/m³ olarsa ciyər xəstəliyi olan insanların səhhəti pisləşir, onların həkim köməyinə müraciət halları artır və bəzən ölüm halları baş verir.

SO₂-nin bitki aləminə təsiri: SO₂-nin təsirindən yarpaqların səthi zədələnir və yarpaqlar xlorofilin dağılmasına məruz qalır. Xüsusi ilə iynəyarpaqlı bitkilər həmişəyaşıl olduqları üçün daha çox mənfi təsirə məruz qalır. Havada SO₂-nin miqdarı 0,23–0,32 mq/m³ olduqda iynəyarpaqlı bitkilərin həm fotosintez həm də nəfəs almanın pozulması səbəblərindən quruması prosesi baş verərək ağac 2–3 il ərzində tam məhv olur. SO₂-nin miqdarı 0,08–0,23 mq/m³ arasında olduqda isə fotosintez prosesinin sürəti azaldığından quruma prosesinin də sürəti azalır.

NO_x-in insanlara təsiri: NO_x-in insanlara təsirinin ilk simptomları dərinin qıcıqlanması ilə yanaşı insanların gözlərinin yaşarması hallarının baş verməsidir. Azot oksidləri mayelərdə çox pis həll olur, insanların ağ ciyərlərinin dərininə daxil olaraq alveolların epitelini və bronxlarını sıradan çıxarır. Havadakı NO_x-in konsentrasiyası normadan çox olan yaşayış məntəqələrində insanlarda nəfəs alma pisləşir, respirator xəstəlikləri artır və qanda methemoqılabinin dəyişməsi müşahidə olunur.

NO_x-in bitki aləminə təsiri: NO_x-in havada konsentrasiyası 4–6 mq/m³ olduqda bitkilər kəskin zədələnməyə uğrayır. Azot oksidlərinin konsentrasiyası havada uzun müddət 2 mq/m³ olduqda NO_x-in təsiri səbəbindən bitkilər xloroza məruz qalır. Əgər havada azot oksidlərinin konsentrasiyası 2 mq/m³ azdırsa onda aşkar şəkildə mənfi təsiri hiss edilmir və ancaq bitkilərin boy atmasının sürəti azalır.

İES-nin ətraf mühitə təsiri əsasən yandırılan yanacağın növündən asılıdır.[5]

Bərk yanacaq. Bərk yanacaq yandırıldıqda atmosferə yanmayan yanacağın hissəcikləri olan uçucu kül, sulfid

və kükürd anhidridi, azot oksidləri, bir qədər flüor birləşmələrinin, həmçinin tam yanmayan yanacağın

qazşəkilli məhsulları daxil olur. Uçucu külün tərkibində bəzi halda toksik olmayan qarışıqla bərabər, həm də

zərərli qarışıq da olur.

Maye yanacaq. Maye yanacaq (mazut) yandırıldıqda tüstü qazları ilə atmosfer havasına sulfid və kükürd

anhidridi, azot oksidləri, vanadium birləşmələri, natrium duzları, həmçinin qazın təmizlənən vaxtı ayrılan

maddələr daxil olur. Bununla belə, maye yanacaq işlədildikdə geniş əraziləri tutan və daim atmosferi

çirkləndirən kül layları (qalaqları) problemi yaranmır. Maye yanacaq növlərinin məhsullarında uçucu kül olmur.

Təbii qaz. Təbii qazın yandırılması zamanı atmosferin əsas çirkləndirici azot oksidləri hesab olunur. Lakin İES-də

təbii qazın yandırılmasından azot oksidi tullantıları daş kömürün yandırılmasından orta hesabla 20% azdır. Deməli, təbii qazdan istifadə olunması ekoloji baxımdan əlverişlidir.

Gücü 1000 MVt olan İES-in il ərzində atmosferə atdığı tullantılar (tonla)

İES-lərdə su hazırlığının əsas məqsədi stansiyanın uzun müddət etibarlı və iqtisadi baxımdan səmərəli işini təmin etməkdir.[6]

Qeyd edilən göstəricilər isə bəsləyici suyun və qazan suyunun keyfiyyətindən, buxar qazanlarının su rejimlərindən, su emalı qurğularının işinin düzgün təşkilindən, kondensatın istismar keyfiyyətindən birbaşa asılıdır.

Qazanların qızma səthlərində suyun buxarlanması zamanı fiziki və kimyəvi proseslər nəticəsində ərpin yaranması

Ekran borularında və buxar qızdırıcı borularda çökmələrin və dəmir oksidlərinin yaranması

Turbinin buxar axan hissələrində mis birləşmələri, natrium və silisium oksidlərinin çökməsi

İES və istiləşdirmə sistemlərində əsas və köməkçi avadanlıqların, su və buxar ilə görüşən bütün metal səthlərin həmçinin boru kəmərlərinin metallarının korroziyası

İES-lərdə əsasən aşağıdakı metodlarla su hazırlığı həyata keçirilir.[7]

Suyun ilkin emalı

Suyun mexaniki şəffaflaşdırılması

Suyun reagentlərlə emalı

Suyun Na-kationlaşdırma üsulu ilə yumşaldılması

Suyun H-Na-kationlaşdırma üsulu ilə yumşaldılması və qələviliyin azaldılması

Suyun kimyəvi üsulla duzsuzlaşdırılması

Suyun termiki üsulla duzsuzlaşdırılması

Suyun membran üsulla duzsuzlaşdırılması

Suyun deaerasiyası