Қазақстанда электр станциясының негізгі түрі жылу электр станциясы (ЖЭС) болып табылады. Бұлар шамамен мемлекеттің 67% электр энергиясын шығарады. Олардың орналасуы отын көзі мен тұтыну қажеттігіне байланысты. Ең ірі ЖЭС-лары отын кендерінің маңында салынады. Калорияға (энергияға) бай және тасымалдауға қолайлы отын қолданатын ЖЭС–ры тұтынушылар талабына сай құрылады [6].

2.1 -сурет. Жылу электр станциясының сүлбесі

Қондырғыда бірнеше тізбек болуы мүмкін. Жылу тасымалдағыш жылу өндіретін реактордан шығып, турбинаға немесе жылуалмастырғышқа барады. Сонымен қоса, электрстанцияда суыту жүйесі болады.

ЖЭС - органикалық отынды жағу нәтижесінде бөлінген жылуды электр энергиясына айналдырады. Жылу бутурбиналық электр станциясы (ЖБЭС) басым болып келеді. Онда жылу энергиясы бу генераторында жоғары қысымды бу өндіреді. Ол электр генераторының роторын айналдырады. Отын ретінде ЖЭС көмір, мазут, табиғи газ, лигнит, шымтезек, тақтатас қолданылады.

Электр генераторы ретінде конденсациялық турбина ЖБЭС-те қолданылса, онда станция конденсациялық электр станциясы деп аталады.

ЖЭС газ турбиналы жетегі бар электрлік генератормен жабдықталса, ол – газ турбиналы электрлік станция (ГТЭС) деп аталады. Онда отын ретінде газ, сұйық отын қолданады. Жанған өнім 750 - 900⁰С температурада газ турбинасына барып, электрлік генераторды айналдырады. ЖЭС-да П.Ә.К. 26-28%-ды құрайды, қуаты – бірнеше жүз МВт болады. ГЖЭС негізінен электр жүктемесі күрт өскен кезде қолданылады [7].

Бу мен газ турбинасынан тұратын ЖЭС буллы газды электр станция деп аталады (БГЭС). Оның П.Ә.К. - 42 - 43% құрайды. ГЖЭС пен БГЭС тұтынушыға жылу береді, яғни ЖЭО ретінде жұмыс істейді.

ЖЭС кең таралған түрлі отындарды қолданып, кез - келген жерде орналаса алады, әрі үзіліссіз жұмыс істейді. Олардың салынуы тез, салыстырмалы түрде материалдар да аз шығындалады. Бірақ біршама кемшіліктері де бар:

- қалпына келмейтін табиғи қорларды қолданады;

- П.Ә.К-і төмен - (30-35%);

- экологиялық тиімсіз (жылына дүние жүзі бойынша 200-250 млн.т күл, 60 млн.т-ға жуық күкірт ангидриді атмосфераға түседі, әрі өте көп оттегі жұмсайды).

Жылу қондырғыларының ішінде маңыздысы - конденсациялық электр станциясы (КЭС). Ол отынға да тұтынушыға да жақын орналасады. КЭС ірі болған сайын, электрлік энергияны алысқа тасымалдай алады. Конденсациялық электр станцияның құрылымы (тек электр энергиясын өндіретін) 2.1 - суретте көрсетілген.

1 – бугенератор; 2 – бу тасығыш; 3 – бу турбинасы; 4 – электр генераторы; 5 – конденсатор; 6 – сорғы; 7 – регенеративті су қыздырғышы, 8 – деаэратор; 9 – су дайындау қондырғысы

2.1 - cурет. Конденсациялық станцияның негізгі сүлбесі

Жылу электр орталығы (ЖЭО) электрлік энергия ғана өндірмей, төмен қысымды бу және ыстық су ретінде төмен потенциалды жылу береді. Бу зауыттарында технологиялық мақсаттарда, ал ыстық су – үй жылытуға және тұрмыстық қажеттілікке қолданылады.

2.2 - суретте ЖЭО негізгі сүлбесі бейнеленген. ЖЭО сүлбесінің КЭС сүлбесінен айырмашылығы бар. Онда бу турбинасындағы буды қорек суын ысытып, тұтынушыға жіберуге, ал жылу жүйесіндегі суды ысытуға алынады. Тұтынушылардан қайтқан конденсат қазандыққа қайтады. Ал бу конденсаты толығымен қайтпайды. Сондықтан ЖЭО су дайындау қондырғы су шығынын толтырып отырады (30—50% дейін). ЖЭО тұтынушыға бағытталып орналасады, жылу (бу, ыстық су) тарату радиусы 15-20 км. ЖЭО максималды қуаты КЭС қуатынан кем.

1 – бугенератор; 2 – бу тасымалдауыш; 3 – бу турбинасы; 4 –электр генератоы; 5 – конденсатор; 6 – сорғы; 7 – регенеративті су қызыдырғышы, 8 – деаэратор; 9 – су дайындайтын қондырғы; 10 – буды өндірістік мақсатта бөлу; 11, 12 – жүйедегі суды ысыту

2.3 - сурет. ЖЭО негізгі сүлбесі

Соңғы кезде келесідей жаңа қондырғылар қолданылады:

- газ турбиналы (ГТ);

- булы газды турбиналы (БГТ), қолданылған газ жылуы су ысытуға, төмен қысымды бу алуға қолданылады;

- магнитті гидродинамикалық генераторлар (МГД-генератор), жылу энергиясын - электр энергиясына айналдырады.

Атом электрлік станциясы (АЭС) атом (ядро) энергиясын - электр энергиясына айналдырады. Энергия генераторы - атом реакторы. Кейбір ауыр элементтер ядролары тізбектік реакциядан бөлшектеніп, жылу бөледі. Ол жылу электр энергиясына өңделеді. АЭС жұмысы ядролық отынға 233U, 235U, 239U негізделеді. Уран немесе плутоний изотопының 1г - 22500 квт/сағ энергия бөледі, ол 2800 кг шартты отын энергиясына эквивалентті [8].

Әлемде ядролық отын қоры (уран, плутоний т.б) дәстүрлі органикалық отын қорынан (мұнай, көмір, газ т.б.) әлде қайда көп. Сонымен қатар, көмір мен мұнайды қолдану химия өнеркәсібінде күрт өсіп келеді – ол жылу энергетикасына бәсекелестік туғызады. Жылдан жылға органикалық отын құны өсіп келеді. Осылардың бәрі атом энергиясын дамытуға себеп болып отыр.

Дүниежүзі бойынша ең бірінші АЭС 1954 ж. Обнинск (КСРО) қаласында іске қосылды. Оның қуаты 5 МВт. Бұл энергетикада жаңа бағыт бастауы болды, әрі 1-ші Халықаралық ғылыми-техникалық конференцияда (тамыз, 1955, Женева) атомды бейбітшілік мақсатта қолдану ретінде қолдау алды. Одан бұрын атом энергиясы көбінесе әскери салада қолданылған.

2.4 суретте АЭС негізгі сүлбесі көрсетілген. Жылу белсенді аймағынан бөлініп, 1-контурдағы суға беріледі. Су сорғыдан - 2 реактордан айдалады. Ыстық су реактордан 3 бугенераторға барады да, жылуын 2-контурдағы суға береді. Онда су буға айналып, 4 бу турбинаға барады.

2.4 - сурет. АЭС негізгі сүлбесі

АЭС көбінесе жылулық нейтрондағы 4 типті реактор қолданылады: су-сулы, графит-сулы, ауыр сулы, графит-газды (бірі - жылу тасымалдауыш, екіншісі – бәсеңдеткіш немесе суытқыш ретінде).

Жылдар бойы жұмыс жасаған АЭС-да ядролық отын бөлінетін изотоптар концентрациясы азаяды. Оны жаңаға ауыстырып, ескісін өңдеуге жібереді.

Реактор мен оның қосалқы жүйелеріне жататындар: биологиялық қорғанысы бар реактор, жылу алмастырғыштар, сорғылар, газ айдайтын қондырғылар, құбырлар, айналым контур арматурасы, ядро отынын ауыстыратын қондырғы, желдету жүйесі, апатқа кедергі болатын қондырғы т.б.

Апат болған жағдайда, бірнеше секундта ядро реакциясын тоқтататын арнайы суытатын қондырғы жүйесі орындалады.