火力発電所（CHP）で電気がどのように生成されるか

火力発電所は次のステーションに分かれています。

• 推進エンジンの種類に応じて - 蒸気タービン、ガスタービン、内燃機関付き。

• 燃料の種類別 — 固体有機燃料 (石炭、薪、泥炭)、液体燃料 (石油、ガソリン、灯油、ディーゼル燃料)、ガスでの走行。

火力発電所では、燃焼した燃料のエネルギーを熱エネルギーに変換し、ボイラー内の水を加熱して蒸気を発生させます。蒸気エネルギーは、発電機に接続された蒸気タービンを駆動します。

蒸気のみを発電に使用する火力発電所は、復水式発電所（CES）と呼ばれます。強力な IES は、電力消費者から離れた燃料生産地域の近くに設置されているため、電力は高電圧 (220 ～ 750 kV) で送電されます。発電所はブロック状に建てられています。

コージェネレーション発電所または熱電併給プラント（CHP）は都市で広く使用されています。これらの発電所では、タービンで部分的に排出される蒸気は技術的ニーズに使用されるだけでなく、住宅や公共サービスの暖房や給湯にも使用されます。電気と熱を同時に生成すると、電気と熱を別々に生成する場合に比べて、電気と熱の供給コストが削減されます。

火力発電所は、石油、ガス、石炭、重油などの化石燃料の燃焼によって発生する熱を利用して、水から大量の高圧蒸気を生成します。ご覧のとおり、ここでの蒸気は、蒸気エンジンの時代から冷却剤として機能してきたにもかかわらず、依然としてタービン発電機を完全に回転させることができます。

ボイラーからの蒸気はタービンに供給され、シャフトは三相交流発電機に接続されます。タービン回転の機械エネルギーは発電機の電気エネルギーに変換され、発電機電圧または昇圧変圧器を介した昇圧電圧で消費者に伝送されます。

タービン内に供給される蒸気の圧力は約 23.5 MPa ですが、その温度は 560 °C に達することがあります。そして、火力発電所で水が使用されるのは、火力発電所に特有の化石有機燃料によって加熱されるからです。環境を汚染する有害な排出物の形で大きなマイナスをもたらしますが、私たちの地球の深部にあるそれらは依然として非常に大きいです。

したがって、タービンの回転ローターは、最終的にこの火力発電所で電気を生成する巨大な出力 (数メガワット) のタービン発電機の電機子に接続されています。

エネルギー効率の観点から見ると、火力発電所は一般的に熱を電気に変換する効率が40％程度ですが、最悪の場合、非常に多量の熱が環境中に捨てられるだけです。最悪の場合でも、最良の場合でも、すぐに暖房と温水、近くの消費者への給水に供給されます。したがって、発電所で発生した熱をそのまま熱供給に利用すると、一般に発電効率は80％に達し、熱電併給プラント（TPP）と呼ばれます。

火力発電所の最も一般的な発電機タービンは、そのシャフト上に、2 つの別個のグループに間隔を置いて配置されたブレードを備えた複数のホイールを備えています。ボイラーから排出される最高圧力の蒸気は、すぐに発電機セットの流路に入り、そこで最初のベーンインペラセットを回転させます。さらに、同じ蒸気は蒸気ヒーターでさらに加熱され、その後、より低い蒸気圧で動作する第 2 グループのホイールに入ります。

その結果、発電機の回転子に直接接続されたタービンは 1 秒あたり 50 回転します (発電機の固定子巻線を横切る電機子の磁界も、対応する周波数で回転します)。運転中の発電機の過熱を防ぐために、ステーションには発電機の過熱を防ぐ冷却システムが設置されています。

火力発電所のボイラー内にはバーナーが設置されており、そこで燃料が燃焼されて高温の火炎が形成されます。たとえば、石炭粉塵は酸素で燃焼できます。炎は複雑な形状のパイプの広い範囲を覆い、その中を水が通過し、加熱されると蒸気となって高圧で外部に逃げます。

高圧で流出する水蒸気はタービンのブレードに供給され、その機械エネルギーがタービンのブレードに伝達されます。タービンが回転し、機械エネルギーが電気エネルギーに変換されます。タービンブレードのシステムを通過した蒸気は復水器に送られ、そこで冷水とともにパイプに落ちて凝縮します。つまり、再び液体、つまり水になります。このような火力発電所は復水発電所（ＣＥＳ）と呼ばれる。

熱電併給プラント (CHP) は、復水発電プラント (CES) とは異なり、タービンを通過して既に発電に寄与した蒸気から熱を抽出するシステムを備えています。

蒸気は特定のタービンの種類に応じて異なるパラメータで取り出され、タービンから取り出される蒸気の量も調整されます。熱を生成するために取られた蒸気はネットワークボイラーで凝縮され、そこでそのエネルギーをネットワークの水に与え、水はピークの温水ボイラーと加熱ポイントにポンプで送られます。さらに、暖房システムには水が供給されます。

必要に応じて、火力発電所内の蒸気からの熱の抽出を完全にオフにすることができ、そうすれば、熱と発電を組み合わせた単純な IES になります。したがって、火力発電所は 2 つのモードのいずれかで動作できます。熱を生成することが優先される場合は熱モード、夏などに電力が優先される場合は電気モードです。