Схема на работа на топлоелектрическа централа. ТЕЦ

1 - електрически генератор; 2 - парна турбина; 3 - контролен панел; 4 - обезвъздушител; 5 и 6 - бункери; 7 - сепаратор; 8 - циклон; 9 - котел; 10 – нагревателна повърхност (топлообменник); 11 - комин; 12 - стая за трошене; 13 - склад за резервно гориво; 14 - вагон; 15 - устройство за разтоварване; 16 - конвейер; 17 - димоотвод; 18 - канал; 19 - уловител на пепел; 20 - вентилатор; 21 - камина; 22 - мелница; 23 - помпена станция; 24 - водоизточник; 25 - циркулационна помпа; 26 – регенеративен нагревател с високо налягане; 27 - захранваща помпа; 28 - кондензатор; 29 - инсталация за химическо пречистване на водата; 30 - повишаващ трансформатор; 31 – регенеративен нагревател с ниско налягане; 32 - кондензна помпа.

Диаграмата по-долу показва състава на основното оборудване на топлоелектрическа централа и взаимното свързване на нейните системи. Според тази схема е възможно да се проследи общата последователност от технологични процеси, протичащи в ТЕЦ.

Обозначения на диаграмата на ТЕЦ:

Икономия на гориво;
подготовка на гориво;
междинен прегревател;
част от високото налягане (CHVD или CVP);
част с ниско налягане (LPH или LPC);
електрически генератор;
спомагателен трансформатор;
комуникационен трансформатор;
главна разпределителна уредба;
кондензна помпа;
циркулационна помпа;
източник на водоснабдяване (например река);
(PND);
пречиствателна станция (ВПУ);
консуматор на топлинна енергия;
обратна кондензна помпа;
обезвъздушител;
захранваща помпа;
(PVD);
отстраняване на шлака и пепел;
сгуроотвал;
димоотвод (DS);
комин;
нагнетателни вентилатори (DV);
пепелоуловител.

Описание на технологичната схема на ТЕЦ:

Обобщавайки всичко по-горе, получаваме състава на топлоелектрическа централа:

икономия на гориво и система за подготовка на горивото;
котелна инсталация: комбинация от самия котел и спомагателно оборудване;
турбинна инсталация: парна турбина и нейното спомагателно оборудване;
пречиствателна станция за вода и кондензат;
система за техническо водоснабдяване;
система за отстраняване на пепел и шлака (за топлоелектрически централи, работещи на твърдо гориво);
електрическо оборудване и система за управление на електрическо оборудване.

Икономията на гориво, в зависимост от вида на горивото, използвано в станцията, включва приемно-разтоварно устройство, транспортни механизми, складове за твърди и течни горива, устройства за предварителна подготовка на гориво (трошачни инсталации за въглища). Съставът на мазутното стопанство включва също помпи за изпомпване на мазут, нагреватели за мазут, филтри.

Подготовката на твърдото гориво за изгаряне се състои в смилането и изсушаването му в пулверизатор, а подготовката на мазута се състои в нагряване, почистване от механични примеси и понякога обработка със специални добавки. С газовото гориво всичко е по-лесно. Подготовката на газовото гориво се свежда главно до регулиране на налягането на газа пред горелките на котела.

Въздухът, необходим за изгаряне на горивото, се подава в горивното пространство на котела чрез надувни вентилатори (DV). Продуктите от изгарянето на горивото - димните газове - се засмукват от димоотводи (ДД) и се изхвърлят през комини в атмосферата. Комбинацията от канали (въздуховоди и газопроводи) и различни елементи на оборудването, през които преминават въздухът и димните газове, образува пътя газ-въздух на топлоелектрическа централа (отоплителна централа). Включените в състава му димоотводи, комин и духови вентилатори съставляват тягова инсталация. В зоната на горене на горивото негоримите (минерални) примеси, влизащи в състава му, претърпяват химични и физични трансформации и частично се отстраняват от котела под формата на шлака, а значителна част от тях се изнасят от димните газове под формата на фини пепелни частици. За предпазване на атмосферния въздух от емисии на пепел пред димоотводите се монтират колектори за пепел (за да се предотврати износването на пепелта).

Шлаката и уловената пепел обикновено се отстраняват хидравлично в депата за пепел.

При изгаряне на мазут и газ пепелоуловители не се монтират.

Когато горивото се изгаря, химически свързаната енергия се преобразува в топлина. В резултат на това се образуват продукти от горенето, които в нагревателните повърхности на котела отдават топлина на водата и образуваната от нея пара.

Комплектът оборудване, неговите отделни елементи, тръбопроводи, през които се движат вода и пара, образуват пароводния път на станцията.

В котела водата се нагрява до температура на насищане, изпарява се и наситената пара, образувана от врящата котелна вода, се прегрява. От котела прегрятата пара се изпраща по тръбопроводи към турбината, където нейната топлинна енергия се преобразува в механична енергия, предавана на вала на турбината. Парата, изтощена в турбината, влиза в кондензатора, отдава топлина на охлаждащата вода и кондензира.

В съвременните ТЕЦ и ТЕЦ с блокове с единична мощност 200 MW и повече се използва повторно загряване на парата. В този случай турбината има две части: част с високо налягане и част с ниско налягане. Парата, отработена в секцията за високо налягане на турбината, се изпраща в междинен прегревател, където допълнително се подава топлина. След това парата се връща в турбината (към частта с ниско налягане) и от нея постъпва в кондензатора. Междинното прегряване на пара повишава ефективността на турбинната инсталация и повишава надеждността на нейната работа.

Кондензатът се изпомпва от кондензатора с кондензна помпа и след преминаване през нагреватели с ниско налягане (LPH) навлиза в деаератора. Тук той се нагрява от пара до температура на насищане, докато кислородът и въглеродният диоксид се отделят от него и се отстраняват в атмосферата, за да се предотврати корозията на оборудването. Деаерирана вода, наречена захранваща вода, се изпомпва през нагреватели с високо налягане (HPH) към котела.

Кондензатът в HDPE и деаератора, както и захранващата вода в HPH се загряват от пара, взета от турбината. Този метод на нагряване означава връщане (регенериране) на топлина в цикъла и се нарича регенеративно нагряване. Благодарение на него се намалява притокът на пара в кондензатора и следователно количеството топлина, предадено на охлаждащата вода, което води до повишаване на ефективността на парната турбина.

Комплектът от елементи, които осигуряват охлаждаща вода на кондензаторите, се нарича система за техническо водоснабдяване. Включва: източник на водоснабдяване (река, резервоар, охладителна кула - охладителна кула), циркулационна помпа, входни и изходящи тръбопроводи. В кондензатора около 55% от топлината на парата, влизаща в турбината, се предава на охладената вода; тази част от топлината не се използва за производство на електроенергия и се губи.

Тези загуби се намаляват значително, ако частично отработената пара се вземе от турбината и топлината й се използва за технологични нужди на промишлени предприятия или за подгряване на вода за отопление и топла вода. Така централата се превръща в комбинирана топлоелектрическа централа (ТЕЦ), която осигурява комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия. В когенерационните централи се монтират специални турбини с извличане на пара - така наречените когенерационни турбини. Кондензатът на парата, даден на потребителя на топлинна енергия, се връща в когенерационната централа чрез обратна кондензна помпа.

В ТЕЦ има вътрешни загуби на пара и кондензат поради непълна херметичност на пароводния тракт, както и безвъзвратен разход на пара и кондензат за техническите нужди на станцията. Те съставляват приблизително 1 - 1,5% от общия поток пара към турбините.

В когенерационните централи може да има външни загуби на пара и кондензат, свързани с доставката на топлина за промишлени потребители. Средно те са 35 - 50%. Вътрешните и външните загуби на пара и кондензат се попълват с подхранваща вода, предварително обработена в пречиствателната станция.

По този начин захранващата вода за котела е смес от турбинен кондензат и подхранваща вода.

Електрическото оборудване на станцията включва електрогенератор, съобщителен трансформатор, главна разпределителна уредба, система за захранване на собствените механизми на централата чрез спомагателен трансформатор.

Системата за управление събира и обработва информация за хода на технологичния процес и състоянието на оборудването, автоматично и дистанционно управление на механизми и регулиране на основните процеси, автоматична защита на оборудването.

Първият генерира едновременно топлинна и електрическа енергия, а вторият - само електричество. И в двата случая става дума за топлоелектрически централи, разликите между които са значителни, но не фундаментални - в UES на Русия има топлоелектрически централи, работещи в кондензационен режим, и държавни централи, "деградирали" в отопление растения.

Всяка електроцентрала е комплекс от оборудване, което организира преобразуването на енергия от определен източник (обикновено естествен) в електрическа и топлинна енергия. Във водноелектрическата енергия такъв източник е водата, в ядрената енергия - уранът, а в топлоелектрическите централи (ТЕЦ) е приложимо голямо разнообразие от елементи (от газ, въглища и нефтопродукти до биогорива, торф и геотермални кладенци). В Русия около 70% от производството на електроенергия се осигурява от топлоелектрически централи.

Като общи означения за ТЕЦ се използват две съкращения - GRES и CHPP. За обикновените хора те често са неясни, а първият също се бърка с водноелектрическа централа, въпреки факта, че това обикновено са различни видове генериране. Една водноелектрическа централа работи на базата на водния поток и нейните язовири блокират реките за това (но има изключения), а държавната електроцентрала се захранва с пара, въпреки че такава станция може да има и собствен резервоар. Въпреки това топлоелектрическите централи, които, подобно на водноелектрическите централи, също жизнено се нуждаят от вода, са в състояние да функционират ефективно дори далеч от реки и резервоари - в този случай върху тях обикновено се изграждат охладителни кули, едни от най-монументалните и забележими ( след комини) технически елементи в топлоенергетиката. Особено през зимата.

Основното е електричеството

Обозначението "GRES" е реликва от съветския индустриален мегапроект, в началния етап на който в рамките на плана GOELRO беше решена задачата за премахване на дефицита, предимно на електрическа енергия. Дешифрира се просто - "държавната регионална електрическа станция". Областите в СССР се наричаха териториални асоциации (индустрии с населението), в които беше възможно да се организира единно енергоснабдяване. И в ключови географски точки, обикновено близо до големи находища на суровини, които биха могли да се използват като гориво, беше инсталирана държавна районна електроцентрала. Но газът може да се доставя до такива станции и чрез тръбопроводи, а въглищата, мазута и други видове гориво могат да се доставят по железопътен транспорт. А в Березовската ГРЕС на компанията Unipro в Шарипово, Красноярск, въглищата обикновено идват по 14-километров конвейер.

В съвременния смисъл GRES е кондензационна електроцентрала (CPP), в сравнение с CHP, тя е много мощна. В края на краищата основната задача на такава станция е да генерира електричество и то в базов режим (т.е. равномерно през целия ден, месец или година).

Следователно GRES по правило се намират далеч от големите градове - благодарение на електропроводите такива производствени съоръжения работят за цялата енергийна система. И дори за износ - като например Гусиноозерската ГРЕС в Бурятия, от пускането си през 1976 г. тя осигурява лъвския пай от доставките за Монголия. И изпълнявайки ролята на "горещ резерв" за тази държава.

Интересното е, че не всички станции, които имат съкращението "GRES" в имената си, са кондензационни; някои от тях отдавна работят като топлоелектрически централи. Например Кемеровската GRES на Сибирската генерираща компания (SGK). „Първоначално, през 30-те години на миналия век, той произвежда само електричество. Освен това енергийният дефицит тогава беше голям. Но когато град Кемерово израсна около станцията, на преден план излезе друг въпрос - как да се отопляват жилищните райони? Тогава станцията беше преустроена в класическа комбинирана топлоелектрическа централа, като остана само историческото име - GRES. За да може служителят с гордост да каже: „Работя в държавната електроцентрала!“. Потреблението на въглища за електричество и топлина в станцията днес е в съотношение 50 на 50 ”, обяснява Алексей Кутирев пред Oxygen.LIFE.SGC.

В същото време в други GRES, включени в SGC - например Том-Усинская (1345,4 MW) и Беловская (1260 MW) в Кузбас, както и Назаровская (1308 MW) в Красноярския край - 97% от изгорените въглища са за производство на електричество. И само 3% - за производство на топлина. И картината е същата, с редки изключения, практически във всяка друга държавна централа.

Алексей Кутирев

Ръководител на отдела по експлоатация на ТЕЦ на клон Кузбас

Най-голямата държавна районна електроцентрала в Русия и третата топлоелектрическа централа в света е Сургутската държавна районна електроцентрала-2 (част от Unipro) - нейният капацитет е 5657,1 MW (само две водноелектрически централи, Саяно-Шушенская и Красноярская, са по-мощни у нас). С доста приличен коефициент на капацитет от повече от 64,5%, тази станция генерира почти 32 милиарда kWh електроенергия през 2017 г. Тази GRES работи със свързан нефт и природен газ. Най-голямата по мощност държавна районна електроцентрала в страната, работеща на твърдо гориво (въглища), е Рефтинская - тя се намира на 100 км от Екатеринбург. 3,8 GW електроенергия позволяват генерирането на обеми, които покриват 40% от нуждите на цялата Свердловска област. Екибастузските въглища се използват като основно гориво в станцията.

Топлината е приоритет

Комбинираната топлоелектрическа централа (CHP) е друг вид топлоелектрическа централа, но не е кондензационна, а когенерационна.ТЕЦ произвеждат основно топлина - под формата на технологична пара и гореща вода (включително за топла вода и отопление на жилищни и промишлени съоръжения). Следователно когенерационните централи са ключов елемент в системите за централно отопление в градовете, по отношение на проникването на които Русия е един от световните лидери. Средните и малките топлоелектрически централи също са незаменими спътници на големите промишлени предприятия. Основната характеристика на CHP е когенерацията: едновременното производство на топлинна и електрическа енергия. Това е както по-ефективно, така и по-изгодно от генерирането например само на електричество (както в държавна централа) или само на топлина (както в котелни). Затова в СССР по едно време разчитаха на широкото развитие на централното отопление.

Основната разлика между CHP и GRES, въпреки факта, че всички те са котелно-турбинни и парни турбини - различни видове турбини. Комбинираните топлинни и електрически централи са оборудвани с отоплителни турбини от марката "Т", които се различават от кондензационните турбини от тип "К" (които работят в държавната районна електроцентрала) по наличието на контролирани извличания на пара. В бъдеще той се изпраща например към мрежови бойлери, откъдето отива към апартаментни батерии или кранове за топла вода. Турбините Т-100, така наречените "сто части", исторически са получили най-голямо разпространение в нашата страна. Но те също работят в CHPP и турбини с противоналягане от тип "P", които произвеждат технологична пара (те нямат кондензатор и парата, след като е генерирала електричество в пътя на потока, отива директно към промишления потребител ). Има и турбини от типа "PT", които могат да работят както за индустрията, така и за отопление.

В турбините тип K процесът на разширяване на парата в пътя на потока завършва с нейната кондензация (което позволява да се получи висока мощност в една инсталация - до 1,6 GW или повече).

Алексей Кутирев

Ръководител на отдела по експлоатация на ТЕЦ на клон Кузбас

„За ТЕЦ, за разлика от GRES, електричеството е страничен продукт; такива станции в СССР и Русия работят предимно за загряване на охлаждащата течност - и генериране на топлина, която след това отива в жилищни сгради или промишлени предприятия под формата на пара. А колко електроенергия се получава в резултат не е толкова важно. Важно е да се дадат необходимите гигакалории, така че потребителите, главно населението, да се чувстват комфортно.

През отоплителния сезон ТЕЦ-овете работят по т. нар. „термичен график” – поддържат температурата на мрежовата вода в магистралата в зависимост от външната температура. В този режим когенераторите могат да носят и базовия товар от електроенергия, като между другото демонстрират много високи коефициенти на използване на инсталираната мощност (ICUF). Според електрическото разписание ТЕЦ-овете обикновено работят през топлите месеци на годината, когато се изключва добива за отопление от турбините. GRES, от друга страна, работят изключително по електрическия график.

Не е трудно да се досетите, че когенераторите в Русия са много по-големи от GRES - и всички те, като правило, се различават значително по мощност. Има и много възможности за тяхната работа. Някои топлоелектрически централи, например, работят като държавна районна електроцентрала - такава е, например, ТЕЦ-10 на компанията Irkutskenergo. Други работят в тясно сътрудничество с индустриалните предприятия - и следователно не намаляват капацитета си дори през лятото. Например Казанската ТЕЦ-3 ТГК-16 се захранва с пара от гиганта на химическата промишленост - Kazanorgsintez (и двете компании са част от TAIF Group). А Novo-Kemerovskaya CHPP SGK генерира пара за нуждите на КАО Азот. Някои станции осигуряват топлина и топла вода предимно на населението - например всичките четири топлоелектрически централи в Новосибирск практически са спрели да произвеждат технологична пара от 90-те години на миналия век.

Случва се топлоелектрически централи изобщо да не произвеждат електричество – въпреки че сега те са малцинство. Това се дължи на факта, че за разлика от гигакалориите, цената на които е строго регулирана от държавата, киловатите в Русия са пазарен продукт. При тези условия дори тези топлоелектрически централи, които преди това не са работили на пазара на електроенергия и капацитет на едро, се опитаха да влязат в него. В структурата на SGC, например, Красноярска ТЕЦ-3, която до март 2012 г. произвеждаше само топлинна енергия, вървеше по този път. Но на 1 март същата година на него беше пуснат в експлоатация първият въглищен енергоблок в Русия за 208 MW, построен по CSA. Оттогава тази станция като цяло се превърна в образцова в SGC по отношение на енергийна ефективност и екологичност.

Най-големите ТЕЦ в Русия работят на газ и са под крилото на Мосенерго. Вероятно най-мощната може да се счита за CHP-26, разположена в московския квартал Biryulyovo Zapadnoye - поне по отношение на електрическа мощност от 1841 MW, тя изпреварва всички останали CHC в страната. Тази електроцентрала осигурява централно отопление на промишлени предприятия, обществени и жилищни сгради с население над 2 милиона души в районите Чертаново, Ясенево, Бирюльово и Марино. Въпреки че топлинната мощност на тази ТЕЦ е висока (4214 Gcal/час), тя не е рекордна. CHPP-21 на същото Mosenergo има по-висок топлинен капацитет - 4918 Gcal / h, въпреки че по отношение на електроенергията е малко по-нисък от своя „колега“ (1,76 GW).

Подготвено от портала "Kislorod.LIFE"

Според общоприетото определение, топлоелектрически централи- това са електроцентрали, които генерират електричество чрез преобразуване на химическата енергия на горивото в механична енергия от въртенето на вала на електрическия генератор.

Първо ТЕЦсе появява в края на 19 век в Ню Йорк (1882 г.), а през 1883 г. е построена първата топлоелектрическа централа в Русия (Санкт Петербург). От момента на появата си именно ТЕЦ-овете са най-широко разпространени, предвид непрекъснато нарастващата енергийна потребност на идващия техногенен век. До средата на 70-те години на миналия век работата на топлоелектрическите централи беше доминиращият метод за производство на електроенергия. Например в САЩ и СССР делът на топлоелектрическите централи от цялата получена електроенергия е 80%, а по света - около 73-75%.

Горното определение, макар и обширно, не винаги е ясно. Ще се опитаме да обясним със собствените си думи общия принцип на работа на топлоелектрическите централи от всякакъв тип.

Производство на електроенергия в ТЕЦпротичат с участието на много последователни етапи, но общият принцип на неговото действие е много прост. Първо, горивото се изгаря в специална горивна камера (парен котел), като при това се отделя голямо количество топлина, което превръща водата, циркулираща през специални тръбни системи, разположени вътре в котела, в пара. Постоянно нарастващото налягане на парата завърта ротора на турбината, който предава ротационната енергия на вала на генератора и в резултат на това се генерира електрически ток.

Системата пара/вода е затворена. Парата след преминаване през турбината кондензира и се превръща обратно във вода, която допълнително преминава през нагревателната система и отново постъпва в парния котел.

Има няколко вида топлоелектрически централи. В момента сред топлоелектрическите централи най-вече термични парни турбини (TPES). В електроцентралите от този тип топлинната енергия на изгореното гориво се използва в парогенератор, където се постига много високо налягане на водните пари, задвижващи ротора на турбината и съответно генератора. Като гориво такива топлоелектрически централи използват мазут или дизел, както и природен газ, въглища, торф, шисти, с други думи, всички видове гориво. Коефициентът на полезно действие на TPES е около 40%, а мощността им може да достигне 3-6 GW.

GRES (държавна районна електроцентрала)- доста добре известно и познато име. Това не е нищо повече от топлинна парна турбина, оборудвана със специални кондензационни турбини, които не използват енергията на отработените газове и не я превръщат в топлина, например за отопление на сгради. Такива електроцентрали се наричат още кондензационни електроцентрали.

В същия случай, ако TPESса оборудвани със специални нагревателни турбини, които преобразуват вторичната енергия на отработената пара в топлинна енергия, използвана за нуждите на комуналните услуги или индустриалните услуги, тогава това са топлоелектрически централи или топлоелектрически централи. Например в СССР GRES представлява около 65% от електроенергията, генерирана от парни турбини, и съответно 35% - за дела на топлоелектрическите централи.

Има и други видове топлоелектрически централи. В електроцентралите с газови турбини или GTPP генераторът се завърта от газова турбина. Като гориво за такива топлоелектрически централи се използва природен газ или течно гориво (дизел, мазут). Ефективността на такива електроцентрали обаче не е много висока, около 27-29%, така че те се използват главно като резервни източници на електроенергия за покриване на пикове в натоварването на електрическата мрежа или за захранване с електричество на малки населени места.

Топлоелектрически централи с газова турбина с комбиниран цикъл (PGES). Това са комбинирани електроцентрали. Те са оборудвани с паротурбинни и газотурбинни механизми, като ефективността им достига 41-44%. Тези електроцентрали също така позволяват възстановяването на топлината и превръщането й в топлинна енергия, която се използва за отопление на сгради.

Основният недостатък на всички топлоелектрически централи е видът на използваното гориво. Всички видове горива, които се използват в топлоелектрическите централи са незаменими природни ресурси, които бавно, но стабилно се изчерпват. Ето защо в момента, наред с използването на атомни електроцентрали, се разработва механизъм за производство на електроенергия от възобновяеми или други алтернативни енергийни източници.

Електрическа централа е електроцентрала, която преобразува естествената енергия в електрическа енергия. Най-разпространени са топлоелектрическите централи (ТЕЦ), които използват топлинна енергия, отделена при изгарянето на изкопаеми горива (твърди, течни и газообразни).

Топлоелектрическите централи генерират около 76% от електроенергията, произведена на нашата планета. Това се дължи на наличието на изкопаеми горива в почти всички области на нашата планета; възможността за транспортиране на органично гориво от мястото на производство до електроцентралата, разположена в близост до потребителите на енергия; технически прогрес в топлоелектрическите централи, който осигурява изграждането на топлоелектрически централи с голям капацитет; възможността за използване на отпадната топлина на работния флуид и захранване на потребителите, освен електрическа, също и топлинна енергия (с пара или гореща вода) и др.

Високото техническо ниво на енергийния сектор може да бъде осигурено само с хармонична структура на генериращи мощности: енергийната система трябва да включва както атомни електроцентрали, които произвеждат евтина електроенергия, но със сериозни ограничения върху обхвата и скоростта на промяна на натоварването, така и топлинна енергия централи, доставящи топлинна и електрическа енергия, чието количество зависи от нуждите от топлина, и мощни парни турбини, работещи с тежки горива, и мобилни автономни газови турбини, покриващи краткотрайни пикове на натоварване.

1.1 Видове ТЕС и техните характеристики.

На фиг. 1 е показана класификацията на топлоелектрическите централи, работещи с изкопаеми горива.

Фиг. 1. Видове ТЕЦ на органично гориво.

Фиг.2 Принципна схема на топлоелектрическа централа

1 - парен котел; 2 - турбина; 3 - електрически генератор; 4 - кондензатор; 5 - кондензна помпа; 6 – нагреватели с ниско налягане; 7 - обезвъздушител; 8 - захранваща помпа; 9 – нагреватели за високо налягане; 10 - дренажна помпа.

Топлоелектрическата централа е комплекс от оборудване и устройства, които преобразуват енергията на горивото в електрическа и (като цяло) топлинна енергия.

Топлоелектрическите централи се характеризират с голямо разнообразие и могат да бъдат класифицирани по различни критерии.

Според предназначението и вида на доставяната енергия централите се делят на регионални и индустриални.

Районните електроцентрали са независими обществени електроцентрали, които обслужват всички видове районни потребители (промишлени предприятия, транспорт, население и др.). Районните кондензационни електроцентрали, които произвеждат предимно електроенергия, често запазват историческото си име - GRES (държавни районни електроцентрали). Електрическите централи, които произвеждат електрическа и топлинна енергия (под формата на пара или гореща вода), се наричат централи за комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия (CHP). По правило държавните централи и регионалните топлоелектрически централи имат мощност над 1 милион kW.

Индустриалните електроцентрали са електроцентрали, които доставят топлина и електричество на конкретни промишлени предприятия или техния комплекс, например завод за производство на химически продукти. Индустриалните електроцентрали са част от индустриалните предприятия, които обслужват. Техният капацитет се определя от нуждите на промишлените предприятия от топлинна и електрическа енергия и като правило е значително по-малък от този на районните ТЕЦ. Често индустриалните електроцентрали работят в обща електрическа мрежа, но не са подчинени на управителя на електроенергийната система.

Според вида на използваното гориво топлоелектрическите централи се разделят на електроцентрали, работещи на органично гориво и ядрено гориво.

За кондензационните електроцентрали, работещи на изкопаеми горива, във времена, когато не е имало атомни електроцентрали (АЕЦ), исторически се е развило наименованието топлинна (ТЕЦ - ТЕЦ). Именно в този смисъл този термин ще бъде използван по-долу, въпреки че ТЕЦ, АЕЦ, газотурбинни електроцентрали (ГТЕЦ) и електроцентрали с комбиниран цикъл (КПЦ) също са топлоелектрически централи, работещи на принципа на преобразуване на топлинна енергия в електрическа енергия.

Като изкопаеми горива за топлоелектрическите централи се използват газообразни, течни и твърди горива. Повечето ТЕЦ в Русия, особено в европейската част, използват природен газ като основно гориво и мазут като резервно гориво, като последното се използва само в крайни случаи поради високата му цена; такива топлоелектрически централи се наричат нафтови. В много региони, главно в азиатската част на Русия, основното гориво са топлинните въглища - нискокалорични въглища или отпадъци от добива на висококалорични въглища (антрацитна утайка - ASh). Тъй като такива въглища се смилат в специални мелници до пулверизирано състояние преди изгаряне, такива топлоелектрически централи се наричат пулверизирани въглища.

Според вида на топлоелектрическите централи, използвани в топлоелектрическите централи за преобразуване на топлинната енергия в механична енергия на въртене на роторите на турбинните агрегати, се разграничават парни турбини, газови турбини и електроцентрали с комбиниран цикъл.

Основата на паротурбинните електроцентрали са парните турбинни централи (ПТУ), които използват най-сложната, най-мощна и изключително модерна енергийна машина - парна турбина за преобразуване на топлинната енергия в механична енергия. PTU е основният елемент на топлоелектрическите централи, топлоелектрическите централи и атомните електроцентрали.

PTU, които имат кондензационни турбини като задвижване на електрически генератори и не използват топлината на отработената пара за доставяне на топлинна енергия на външни потребители, се наричат кондензационни електроцентрали. PTU, оборудвани с нагревателни турбини и отдаващи топлината на отработената пара към промишлени или битови потребители, се наричат комбинирани топлоелектрически централи (CHP).

Газотурбинните топлоелектрически централи (GTPP) са оборудвани с газотурбинни агрегати (GTU), работещи на газообразно или, в краен случай, течно (дизелово) гориво. Тъй като температурата на газовете след газовата турбина е доста висока, те могат да се използват за доставяне на топлинна енергия на външен потребител. Такива електроцентрали се наричат GTU-CHP. В момента в Русия работи една ГТЕЦ (ГРЕС-3 на името на Класон, Електрогорск, Московска област) с мощност 600 MW и една ГТУ-ТЕЦ (в Електростал, Московска област).

Традиционната модерна газова турбина (GTU) е комбинация от въздушен компресор, горивна камера и газова турбина, както и спомагателни системи, които осигуряват нейната работа. Комбинацията от газова турбина и електрически генератор се нарича газотурбинен агрегат.

Топлоелектрическите централи с комбиниран цикъл са оборудвани с инсталации с комбиниран цикъл (CCGT), които са комбинация от GTP и STP, което позволява висока ефективност. CCGT-ТЕЦ могат да бъдат кондензационни (CCGT-CES) и с топлинна мощност (CCGT-CHP). В момента в Русия работят четири нови CCGT-CHPP (Северо-западна ТЕЦ на Санкт Петербург, Калининградская, ТЕЦ-27 на OAO Mosenergo и Sochinskaya), а в Тюменската ТЕЦ също е построена централа за комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия. През 2007 г. е пусната в експлоатация Ивановская CCGT-IES.

Блоковите ТЕЦ се състоят от отделни, като правило, еднотипни електроцентрали - енергийни блокове. В енергоблока всеки котел подава пара само за собствената си турбина, от която се връща след кондензация само в своя котел. По блоковата схема са изградени всички мощни държавни централи и ТЕЦ, които имат така нареченото междинно прегряване на парата. Работата на котли и турбини в ТЕЦ с кръстосани връзки се осигурява по различен начин: всички котли на ТЕЦ подават пара към един общ паропровод (колектор) и всички парни турбини на ТЕЦ се захранват от него. По тази схема се изграждат ТЕЦ без междинно прегряване и почти всички ТЕЦ се изграждат за подкритични начални параметри на парата.

Според нивото на първоначалното налягане се разграничават ТЕЦ с подкритично налягане, суперкритично налягане (SKP) и супер-суперкритични параметри (SSCP).

Критичното налягане е 22,1 MPa (225,6 atm). В руската топлоенергетика първоначалните параметри са стандартизирани: топлоелектрически централи и топлоелектрически централи са изградени за подкритично налягане от 8,8 и 12,8 MPa (90 и 130 atm), а за SKD - 23,5 MPa (240 atm). Топлоелектрически централи за свръхкритични параметри по технически причини се инсталират с подгряване и по блокова схема. Свръхсвръхкритичните параметри условно включват налягане над 24 MPa (до 35 MPa) и температура над 5600C (до 6200C), чието използване изисква нови материали и нови конструкции на оборудването. Често ТЕЦ или ТЕЦ за различни нива на параметри се изграждат на няколко етапа - в опашки, чиито параметри се увеличават с въвеждането на всяка нова опашка.

Резюме по дисциплината "Въведение в посоката"

Попълнено от студента Михайлов Д.А.

Новосибирски държавен технически университет

Новосибирск, 2008 г

Въведение

Електрическа централа е електроцентрала, която преобразува естествената енергия в електрическа. Видът на електроцентралата се определя преди всичко от вида на природната енергия. Най-разпространени са топлоелектрическите централи (ТЕЦ), които използват топлинна енергия, отделена при изгаряне на изкопаеми горива (въглища, нефт, газ и др.). Топлоелектрическите централи генерират около 76% от електроенергията, произведена на нашата планета. Това се дължи на наличието на изкопаеми горива в почти всички области на нашата планета; възможността за транспортиране на органично гориво от мястото на производство до електроцентралата, разположена в близост до потребителите на енергия; технически прогрес в топлоелектрическите централи, който осигурява изграждането на топлоелектрически централи с голям капацитет; възможността за използване на отпадната топлина на работния флуид и захранване на потребителите, освен електрическа, също и топлинна енергия (с пара или гореща вода) и др. Топлоелектрическите централи, предназначени само за производство на електроенергия, се наричат кондензационни електроцентрали (КЕЦ). Електрическите централи, предназначени за комбинирано производство на електрическа енергия и изпускане на пара, както и гореща вода към потребителя на топлина, имат парни турбини с междинно извличане на пара или с обратно налягане. В такива инсталации топлината на отработената пара се използва частично или дори напълно за доставка на топлина, в резултат на което се намаляват топлинните загуби с охлаждаща вода. Въпреки това частта от енергията на парата, преобразувана в електрическа енергия, със същите първоначални параметри, е по-ниска в инсталации с когенерационни турбини, отколкото в инсталации с кондензационни турбини. Топлоелектрическите централи, в които отработената пара, заедно с производството на електроенергия, се използват за топлоснабдяване, се наричат комбинирани топлоелектрически централи (CHP).

Основни принципи на работа на ТЕЦ

Фигура 1 показва типична термична диаграма на кондензатор, работещ с органично гориво.

Фиг.1 Принципна схема на топлоелектрическа централа

Тази схема се нарича схема с подгряваща пара. Както е известно от курса на термодинамиката, топлинната ефективност на такава верига със същите начални и крайни параметри и правилния избор на параметри за повторно нагряване е по-висока, отколкото във верига без повторно нагряване.

Помислете за принципите на работа на ТЕЦ. Горивото и окислителят, който обикновено е нагрят въздух, непрекъснато влизат в пещта на котела (1). Като гориво се използват въглища, торф, газ, нефтени шисти или мазут. Повечето ТЕЦ у нас използват като гориво въглищен прах. Поради топлината, генерирана в резултат на изгарянето на горивото, водата в парния котел се нагрява, изпарява се и получената наситена пара навлиза в парната турбина (2) през паропровода. Целта на която е да преобразува топлинната енергия на парата в механична енергия.

Всички движещи се части на турбината са здраво свързани с вала и се въртят с него. В турбината кинетичната енергия на парните струи се предава на ротора по следния начин. Пара с високо налягане и температура, която има голяма вътрешна енергия, от котела навлиза в дюзите (каналите) на турбината. Струя пара с висока скорост, често по-висока от скоростта на звука, непрекъснато изтича от дюзите и навлиза в турбинните лопатки, монтирани върху диск, твърдо свързан с вала. В този случай механичната енергия на парния поток се преобразува в механичната енергия на ротора на турбината или по-точно в механичната енергия на ротора на турбогенератора, тъй като валовете на турбината и електрическия генератор (3) са взаимно свързани. В електрически генератор механичната енергия се преобразува в електрическа.

След парната турбина водната пара, която вече има ниско налягане и температура, навлиза в кондензатора (4). Тук парата се превръща във вода с помощта на охлаждаща вода, изпомпвана през тръбите, разположени вътре в кондензатора, която се подава от кондензната помпа (5) през регенеративните нагреватели (6) към деаератора (7).

Деаераторът служи за отстраняване на разтворените в него газове от водата; в същото време в него, както и в регенеративните нагреватели, захранващата вода се нагрява от пара, взета за тази цел от извличането на турбината. Деаерацията се извършва, за да се доведе съдържанието на кислород и въглероден диоксид в него до приемливи стойности и по този начин да се намали скоростта на корозия във водните и парните пътища.

Деаерираната вода се подава от захранващата помпа (8) през нагревателите (9) към котелната инсталация. Кондензатът на нагряващата пара, образуван в нагревателите (9), се насочва каскадно към деаератора, а кондензатът на нагряващата пара на нагревателите (6) се подава от дренажната помпа (10) към тръбопровода, през който кондензатът тече от кондензатора (4). ).

Най-трудно в техническо отношение е организацията на работата на топлоелектрическите централи, работещи с въглища. В същото време делът на такива електроцентрали в местната енергетика е висок (~30%) и се планира той да бъде увеличен.

Технологичната схема на такава въглищна централа е показана на фиг.2.

Фиг.2 Технологична схема на прахообразна електроцентрала

1 - железопътни вагони; 2 - устройства за разтоварване; 3 - склад; 4 - лентови транспортьори; 5 - трошачна инсталация; 6 – бункери за сурови въглища; 7 - мелници за въглищен прах; 8 - сепаратор; 9 - циклон; 10 – бункер за въглищен прах; 11 - хранилки; 12 - мелничен вентилатор; 13 - горивна камера на котела; 14 - вентилатор; 15 - колектори за пепел; 16 - димоотводи; 17 - комин; 18 – нагреватели с ниско налягане; 19 – нагреватели за високо налягане; 20 - обезвъздушител; 21 - захранващи помпи; 22 - турбина; 23 - кондензатор на турбина; 24 - кондензна помпа; 25 - циркулационни помпи; 26 - приемен кладенец; 27 - кладенец за отпадъци; 28 - химически магазин; 29 - мрежови нагреватели; 30 - тръбопровод; 31 – линия за оттичане на кондензат; 32 - електрическо разпределително устройство; 33 - багерни помпи.

Горивото в железопътните вагони (1) се подава към устройствата за разтоварване (2), откъдето се изпраща в склада (3) с помощта на лентови транспортьори (4), от склада горивото се подава към трошачната инсталация (5). Възможно е подаване на гориво към трошачната инсталация и директно от устройствата за разтоварване. От трошачната инсталация горивото постъпва в бункера за сурови въглища (6), а оттам през питателите към мелниците за прахови въглища (7). Въглищният прах се транспортира пневматично през сепаратора (8) и циклона (9) до бункера за въглищен прах (10) и оттам чрез питателите (11) към горелките. Въздухът от циклона се засмуква от вентилатора на мелницата (12) и се подава в горивната камера на котела (13).

Газовете, образувани по време на горенето в горивната камера, след като я напуснат, преминават последователно през газоходите на котелната централа, където в паропрегревателя (първичен и вторичен, ако се извършва цикълът с повторно нагряване на парата) и водния економайзер, те отдават топлина на работния флуид, а във въздушния нагревател - подава се към парния въздушен котел. След това в колекторите за пепел (15) газовете се почистват от летлива пепел и се изхвърлят в атмосферата през комина (17) чрез димоотводи (16).

Шлаката и пепелта, попадащи под горивната камера, въздушния нагревател и колекторите за пепел, се измиват с вода и се подават през каналите към помпите за багер (33), които ги изпомпват към депата за пепел.

Въздухът, необходим за горенето, се подава към въздухонагревателите на парния котел от нагнетателен вентилатор (14). Въздухът обикновено се взема от горната част на котелното помещение и (за парни котли с голям капацитет) от външната страна на котелното помещение.

Прегрятата пара от парния котел (13) отива към турбината (22).

Кондензатът от кондензатора на турбината (23) се подава от кондензни помпи (24) през регенеративните нагреватели с ниско налягане (18) към деаератора (20), а оттам чрез захранващи помпи (21) през нагревателите за високо налягане (19) към економайзера на котела.

Загубите на пара и кондензат се попълват в тази схема с химически деминерализирана вода, която се подава към кондензатния тръбопровод зад кондензатора на турбината.

Охлаждащата вода се подава към кондензатора от всмукателния кладенец (26) на водопровода чрез циркулационни помпи (25). Нагрятата вода се зауства в отходен кладенец (27) на същия източник на известно разстояние от мястото на приемане, достатъчно, за да не се смесва нагрятата вода с поеманата вода. В химически цех (28) са разположени устройства за химическо третиране на подхранваща вода.

Схемите могат да включват малка мрежова отоплителна централа за отопление на електроцентралата и съседното село. Парата се подава към мрежовите нагреватели (29) на този агрегат от екстракциите на турбината, кондензатът се изпуска през тръбопровода (31). Мрежовата вода се подава към нагревателя и се отстранява от него чрез тръбопроводи (30).

Генерираната електрическа енергия се отклонява от електрическия генератор към външни консуматори чрез повишаващи електрически трансформатори.

За захранване с електрическа енергия на електродвигатели, осветителни устройства и устройства за електроцентрали има спомагателна електрическа разпределителна уредба (32).

Заключение

Резюмето представя основните принципи на работа на ТЕЦ. Топлинната схема на електроцентралата се разглежда на примера на работата на кондензационна електроцентрала, както и технологичната схема на примера на електроцентрала, работеща с въглища. Показани са технологичните принципи на производството на електроенергия и топлина.