bélyegkép|A blokk kapcsolású tiszaújvárosi AES-Tisza II erőmű blokk egységei a kéményről nézve bélyegkép|Tiszaújvárosi AES Tisza II. hőerőmű blokkjai A hőerőmű olyan erőmű, amelyben szénhidrogén (barnakőszén, feketekőszén, lignit, földgáz, inertgáz, nehéz- és félnehéz fűtőolaj, gudron) tüzelésű gőzkazánok által termelt gőz gőzturbinát, rajta keresztül villamos generátort hajt meg, és így szolgáltat elektromos energiát. A CO2 mentesítés igényével megjelentek a hőerőművek átalakítási tervei, pl. H2O2 tüzelésre, és hőtárolásra. Az ilyen erőműveket általában nagy teljesítményekre építik és többnyire állandó üzem tartására tervezik. A korszerű hőerőművek blokkokra tagozódnak. Egy blokk minden fontos berendezésből egyet tartalmaz úgy, hogy egy blokk önállóan is képes energiatermelésre. Ha valamelyik főberendezés (kazán, turbina, generátor, transzformátor stb.) egy blokkban meghibásodik, az adott blokk leáll. Az egyik blokk kiesett főberendezését egy másik blokk hasonló főberendezése nem tudja helyettesíteni. Az 1950-es évek előtt úgynevezett gyűjtősínes rendszereket használtak, ahol például a kazánok a frissgőzvezeték segítségével össze voltak kötve. Ez a megoldás azonban igen megnövelte a beruházási költségeket. A korszerű berendezések megbízhatósága miatt az üzemzavarok lényegesen ritkábban fordulnak elő, mint a korai években.
Tipikus széntüzelésű erőmű blokksémája bélyegkép|középre|700px|Tipikus széntüzelésű blokk sémája
1. Hűtőtorony 10. Szabályozószelep 19. Gőztúlhevítő 2. Hűtővíz szivattyú 11. Nagynyomású gőzturbina 20. Kazán aláfúvó ventilátor 3. Háromfázisú villamos távvezeték 12. Légtelenítő 21. Gőzújrahevítő 4. Transzformátor 13. Tápvízelőmelegítő 22. Légbeszívás 5. Villamos generátor 14. Szénszállítószalag 23. Tápvízelőmelegítő 6. Kisnyomású gőzturbina 15. Szénbunker 24. Levegő előmelegítő 7. Kazántápszivattyú 16. Szénőrlő malom 25. Elektrosztatikus pernyeleválasztó 8. Felületi kondenzátor 17. Kazándob 26. Füstgázelszívó ventilátor 9. Középnyomású gőzturbina 18. Salakgyűjtő 27. Kémény
Gőzkazán balra|325px
Tipikus széntüzelésű erőművi kazán 1. Szén10. Kazándob 2. Malom11. Lefúvás 3. Szén-levegő keverék12. Gőztúlhevítő 4. Friss levegő13. Nagynyomású turbinába 5. Aláfúvó ventilátor14. Nagynyomású turbinából 6. Léghevítő15. Újrahevítő 7. Gáztalanított tápvíz16. Középnyomású turbinába 8. Tápvíz-előmelegítő17. Salak eltávolítás 9. Elgőzölögtető18. Füstgáz a kéménybe
A gőzkazán feladata, hogy nagytisztaságú, magas nyomású és hőmérsékletű gőzt szolgáltasson a generátort hajtó gőzturbinának. A kazán tartalmazza a füstgázokkal működtetett tápvíz-előmelegítőt (economiser), a kazándobot, a gőzfejlesztő csöveket és a túlhevítő csőkígyókat. A veszélyes gőztúlnyomás elleni védelemként a megfelelő pontokon biztonsági szelepeket építenek be. A levegőt és füstgázt áramoltató berendezések a következőkből állnak: aláfúvó ventilátor, léghevítő, tüzelőberendezés, füstgázelszívó ventilátor, berendezés a lebegő pernye eltávolítására a füstgázból (elektrosztatikus és ciklonos pernyeleválasztó) és a kémény. 200 MW-nál nagyobb teljesítményű egységeknél a legfontosabb gépek tartalékairól is gondoskodni kell.
Tüzelőberendezés és kazándob A tüzelőberendezés az alkalmazott tüzelőanyagtól függ. Széntüzelés esetén általában a szenet megőrlik és a szénport levegő segítségével befújják a tűztérbe, olaj- és gáztüzelés esetén pedig megfelelően kialakított fúvókákat használnak. A tüzelőberendezés ezen kívül (elektromos) gyújtóberendezést, aláfúvó ventilátort és figyelő ablakokat tartalmaz, ahol az égést ellenőrizni lehet. Ha a láng valamilyen oknál fogva kialszik és a tüzelőanyag adagolása tovább folyik, ez tűztér oldali kazánrobbanáshoz vezethet. Ennek megakadályozására automatikus lángőrök figyelik a lángot és kialvás esetén lezárják a tüzelőanyag adagolást. Újraindítás csak a kazán megfelelő mértékű átszellőztetése után lehetséges.
Megjegyzendő, hogy a 19. században a kazánrobbanás a kazándobban megnövekedett nyomás következménye volt, melyet az automatizálás és a biztonsági szelepek alkalmazása gyakorlatilag kiküszöbölt. A mai kazánok robbanását a tüzelőberendezés hibája okozhatja, ami legveszélyesebb a gáztüzelésű kazánoknál, azonban a ma alkalmazott biztonsági berendezések megbízhatósága kellő védelmet ad.
A kazándob egy hengeres nyomástartó edény, a kazánnak az a része, ahol az elpárologtatott vízgőz összegyűlik. A kazándob és a túlhevítő megfelelő pontjain légtelenítő szelepek gondoskodnak arról, hogy indítás alatt a levegő eltávozhasson a rendszerből. A kazándob víztelenítő szelepekkel is rendelkezik, hogy az indítás folyamán lecsapódó vizet le lehessen engedni. A kazánban maradt víz ugyanis a nagysebességű gőzzel a turbinába jutva óriási rombolást képes okozni.
Tüzelőanyag előkészítő rendszer A széntüzelésű erőművekben a darabos nyers szenet először a széntérről a malomba szállítják, ahol kisebb darabokra őrlik, ezután a szenet finom porrá őrlik golyós malomban vagy forgó dobokban, Koller-járatban, illetve tányérmalmokban.
Egyes hőerőművek fűtőolajat, elterjedt nevén pakurát tüzelnek. Az olajat fel kell melegíteni dermedési pontja fölé, hogy szivattyúzható legyen. Általában 100 °C körüli értékre melegítik elő az olajat.
Más esetben az erőmű földgázt használ fő fűtőanyagként. Egyes esetekben a földgáztüzelés csak kisegítő tüzelőanyagként szolgál, ha a szén vagy olaj adagolása kiesik. Ehhez természetesen külön gázégőkre van szükség.
Tüzelőberendezés és gyújtó apparátus A szénporőrlő malomtól a szénport forró levegőáram fújja be a tűztérbe, melyet úgy terveztek, hogy a légáram örvényt képezzen a levegő és szénpor jobb keveredése érdekében, ez biztosítja a tökéletesebb égést.
A kazán indításakor annak érdekében, hogy a szükséges égési hőmérsékletet elérjék, mielőtt begyújtják a szénport, a tűztér hőmérsékletét valamilyen könnyű fűtőolajjal vagy földgázzal előmelegítik. Ehhez segédégőket használnak.
Légáramlás A megfelelő huzat eléréséhez aláfúvó ventilátorokat építenek be, mivel a kémény statikus huzata általában nem elegendő. A ventilátor az atmoszférából szív, először előmelegítik a levegőt a kazánból kilépő füstgázokkal, majd befújják a kazánfalban kialakított fúvókákon keresztül.
A füstgázelszívó ventilátor megakadályozza, hogy az enyhe depresszió a kazánban visszafújja a lángot. Az elszívó ventilátor elé pernyeleválasztók vannak beépítve, mely a lebegő pernye eltávolítására szolgál elsősorban a környezetvédelmi előírások miatt, de egyúttal a ventilátor erózióját is jelentősen csökkenti.
Segédberendezések Füstgáz tisztítás (lebegő pernye leválasztás) A lebegő pernyét a füstgáz magával ragadja és a kazánból kilépve a füstszívó ventilátor előtt elhelyezett elektrosztatikus és/vagy mechanikus (porzsákos vagy ciklonos) pernyeleválasztó különíti el. Ezek alatt a pernyeleválasztók alatt pernyegyűjtő bunker van, amelyet szakaszosan ürítenek és a leválasztott pernyét általában pneumatikus úton távolítják el. A ciklonos pernyeleválasztó hengeres edény, melybe a füstgáz érintőleges nyíláson jut be és az áramlatot spirális pályára kényszerítik. A centrifugális erő kiválasztja a füstgázból a pernyerészeket, majd azok lepotyognak a ciklon fenekére. A pernye ezután silókba kerül, ahonnan teherautókkal vagy vasúton elszállítják.
Salakkezelés Minden kazán alján gyűjtőteret alakítanak ki, ahová a nem szálló pernye formáját öltő salak és esetleg a kazán faláról leváló samot lehullik. Ezt a gyűjtőteret vízzel állandóan feltöltik, hogy lehűtse a lehulló anyagot. Egy berendezés az összegyűlt anyagot összezúzza, hogy utána szállítószalagon el lehessen szállítani a raktározási helyre.
Kazántápvíz-előkészítés és -tárolás Az erőműben felhasznált gőz a kondenzátorban lekondenzálódik és a kazántápszivattyú visszaszállítja a kazánba, ahol a folyamat újrakezdődik. Elméletileg nincs vízveszteség, valójában azonban a gőzturbina tengelytömítésein állandóan kis mennyiségű gőz a szabadba távozik, és más tömítetlenségek is lehetnek. Emiatt a tápvíz folyamatos pótlásáról gondoskodni kell, nem beszélve az erőmű indításáról, amikor is az egész rendszert fel kell tölteni a szükséges mennyiségű vízzel. Mivel nemcsak a tengervíz, hanem a nyers édesvíz is tartalmaz sókat, az előbbi főleg nátrium-kloridot (konyhasó), az utóbbi pedig elsősorban a kalcium és magnézium sóit, melyek a víz keménységét okozzák. A korszerű kazánok és gőzturbinák teljesen sótalanított vizet igényelnek, mert a víz sótartalma lerakódik a berendezés egyes helyein néha igen kemény bevonatot képezve, ezek a kazáncsövek túlhevülését és tönkremenetelét okozhatják (mivel a sólerakódás jó hőszigetelő), a turbina lapátokra lerakódva pedig áramlási veszteséget, de súlyos esetben lapáttörést is előidézhetnek.
A sótalanító berendezés általában kation, anion és kevert ioncserélő gyantákat tartalmaz, melyek a sók ionjait hidrogén és hidroxil ionokra cserélik, azaz vegyileg tiszta vízre. Az ioncserélt víz, mivel igen nagy tisztaságú, erősen korrozív, mivel az atmoszférából nagy mennyiségű oxigént képes abszorbeálni.
A sótalanító telep kapacitását a nyersvízben oldott sók fajtája és mennyisége szabja meg. Bizonyos tárolókapacitásra azonban szükség van, mivel a sótalanító időszakos karbantartásra és javításra szorul. Erre a célra egy tárolótartályt építenek be a rendszerbe, melyet a sótlanító állandóan tölt, a kazán pedig innen kapja a pótlást. A tárolótartályt korróziónak ellenálló anyagból készítik, általában PVC-ből, a csővezeték és a szelepek pedig korrózióálló acélból készülnek. A sótalanító berendezés általában a felületi kondenzátor gőzoldalához csatlakozik (vagyis a vákuum alatti oldalhoz). Ez a berendezés nemcsak bepermetezi a sótalanított vizet, hanem egyben légteleníti is a kondenzátor saját gőzsugár légszivattyúja által.
A gőzturbina és generátor bélyegkép|A tiszaújvárosi AES Tisza II hőerőmű egyik blokkjának gőzturbinája bélyegkép|A tiszaújvárosi AES Tisza II hőerőmű ORV220 típusú, Ganz Villamosági Művek gyártmányú, háromfázisú, szinkronfordulatú generátorja A gőzturbina több, egymáshoz kapcsolt forgórészből és házból áll, a tengely végéhez a villamos generátor csatlakozik. Az egész gépcsoport tekintélyes méretű, mintegy 30 m hosszú egységet alkot. Általában a turbina három részből áll: nagynyomású, középnyomású és kisnyomású részből. Ahogy a gőz expandál a turbinában, térfogata fokozatosan nő, így a turbina átömlő keresztmetszete és a lapátok mérete is egyre nagyobb lesz. A kisnyomású turbinát két egyforma részre is szokás osztani emiatt. A teljes forgó tömeg együttesen a 200 t-t is eléri, de ugyanakkor igen kis rések vannak az állórész és a forgórész között. A turbina tengelyirányú hőtágulása a 30–35 mm-t is elérheti. A turbina leállítása után egy külön hajtómű, a tengelyforgató berendezés kis fordulatszámon (3-20 1/p) tovább forgatja a forgórészt, hogy elkerülje a tengely nem egyenletes lehűléséből származó elgörbülését és ennek következtében kiegyensúlyozatlanságát, ami az újraindításnál tönkretehetné a berendezést. Hálózati feszültség kimaradása esetén csak az alábbi rendszerek kapnak energiát az akkumulátoros vészáramforrásból: a turbogenerátor kenőolajrendszere, a tengelyforgató berendezés, a távközlési hálózat, a vészvilágítás, és a riadórendszer.