Производство электроэнергии на ТЭС

Блочные ТЭС состоят из отдельных, как правило, однотипных энергетических установок – энергоблоков. В энергоблоке  каждый котел подает пар только для своей турбины, из которой он возвращается после конденсации только в свой котел. По блочной схеме строят все мощные ГРЭС и ТЭЦ, которые имеют так называемый промежуточный перегрев пара. Работа котлов и турбин на ТЭС с поперечными связями обеспечивается по другому: все котлы ТЭС подают пар в один общий паропровод (коллектор) и от него питаются все паровые турбины ТЭС. По такой схеме строятся КЭС без промежуточного перегрева и почти все ТЭЦ на докритические начальные параметры пара.

По уровню начального давления различают ТЭС докритического давления, сверхкритического давления (СКД) и суперсверхкритических параметров (ССКП).

Критическое давление – это 22,1 МПа (225,6 ат). В российской теплоэнергетике  начальные параметры стандартизованы: ТЭС и ТЭЦ строятся на докритическое давление 8,8 и 12,8 МПа (90 и 130 ат), и на СКД – 23,5 МПа (240 ат). ТЭС на сверхкритические параметры по техническим причинам вполняется с промежуточным перегревом и по блочной схеме. К суперсверхкритическим параметрам условно относят давление более 24 МПа (вплоть до 35 МПа) и температуру более 5600С (вплоть до 6200С), использование которых требует новых материалов и новых конструкций оборудования. Часто ТЭС или ТЭЦ на разный уровень параметров строят в несколько этапов – очередями, параметры которых повышаются с вводом каждой новой очереди.[1]

Заключение

В данном реферате рассмотрены виды современных тепловых электрических  станций, представлена их классификация. Определены основные критерии разделения теплоэлектростанций. Отмечены особенности всех станций, а также представлены принципиальные схемы конденсационной станции (КЭС) и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

 

Список литературы

Трухний А.Д. Основы современной энергетики: учебник для вузов: в 2т./ под общей  редакцией чл.-корр. РАН Е.В. Аметистова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 472с.

Рыжкин В.Я. Тепловые электрические  станции: Учебник для вузов / Под  ред. В.Я. Гиршфельда. – М: Энергоатомиздат, 1987. – 328 с.

Елизаров Д.П. Теплоэнергетические  установки электростанций: Учебник для вузов / Д.П. Елизаров. – М.: Энергоиздат, 1982. – 264 с.

Баскаков А.П., Берг Б.В., Витт О.К. и  др. Теплотехника: Учебник для вузов / Под ред. А.П. Баскакова. – М.:Энергоатомиздат, 1991. – 224с.

 

1. ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ. 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Классификация электрических  станций

Электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, предназначенных для  преобразования энергии природного источника в электрическую энергию  и тепло. Электрические станции  классифицируют по следующим признакам:

1. По виду  используемой природной энергии:

а) гидроэлектростанции (ГЭС) – электрическая энергия  вырабатывается за счет механической энергии воды рек;

б) тепловые электрические станции (ТЭС), использующие органическое топливо;

в) атомные  электростанции (АЭС), использующие атомную энергию.

2. По виду  отпускаемой энергии:

а) конденсационные  тепловые электрические станции (КЭС), отпускающие только электрическую  энергию;

б) ТЭЦ –  тепловые электростанции, отпускающие  электрическую и тепловую энергию. Тепловая энергия отпускается в виде отработавшего пара или газа теплового двигателя.

3. По виду  теплового двигателя:

а) электростанции с паровыми турбинами – паротурбинные  ТЭС (основной вид ТЭС);

б) электростанции с газовыми турбинами – газотурбинные ТЭС;

в) электростанции с парогазовыми установками –  парогазовые ТЭС;

г) электростанции с двигателями внутреннего сгорания – ДЭС.

4. По назначению:

а) районные электростанции общего пользования: конденсационные  электростанции – ГРЭС: теплоэлектроцентрали – ТЭЦ; коммунальные электростанции;

б) промышленные электростанции, входящие в состав производственных предприятий.

Паротурбинные электростанции разделяют по следующим  признакам (условно, так как параметры  пара и мощности агрегатов и ТЭС  возрастают):

1) по мощности агрегатов: малой  мощности с агрегатами до 100 МВт;  средней – 100÷1000 МВт; большой  – более 1000 МВт;

2) по давлению свежего пара  низкого давления – до 30 кгс/см²; среднего – 30 ÷50 кгс/см²; высокого – 90÷170 кгс/см²; сверхкритического – 245 кгс/см². (р_kр=225,5 кгс/см² (22,12 МПа), t_kр = 374,16 ºC).

3) по схеме соединений парогенераторов  и турбоагрегатов ТЭС:

а) блочные электростанции, когда  каждый турбоагрегат присоединяется к  одному или двум определенным парогенераторам (при мощности турбоагрегатов 150 МВт и выше);

б) не блочные электростанции с поперечными связями, когда все парогенераторы и турбины присоединены к общим паровым магистралям;

4) по типу компоновки оборудования  и здания: ТЭС закрытого, открытого  и полуоткрытого типов.

Тепловые электростанции обычно работают совместно с другими электростанциями. Энергосистемой называют совокупность электростанций и подстанций, соединенных между собой линиями электропередачи и имеющих общее централизованное управление.

В РФ создана единая энергетическая система (ЕЭС), включающая объединенные энергосистемы Центра, Юга, Волги, Северо-Запада, Кавказа, Урала и Сибири.

Промышленными называются электростанции, предназначенные в основном для  энергоснабжения предприятий и прилегающих к ним районов, для них характерно:

1) двухсторонняя связь электростанции  с основными технологическими  агрегатами, (ТЭС являются источниками  электроэнергии и тепла для  предприятий и потребителями  горючих отходов производства  и вторичных энергоресурсов);

2) объединение ряда устройств электростанции и предприятия в единую систему, (топливное хозяйство, система водоснабжения, транспортные устройства, ремонтные мастерские и др.);

3) наличие на ряде электростанций  паровых турбин для привода  нагнетателей воздуха и кислорода.  Мощные турбокомпрессоры (до 32 МВт), предназначенные для подачи сжатого воздуха в доменные печи (ТЭЦ металлургических, машиностроительных и химических заводов), которые в этих случаях называют паровоздуходувными станциями (ПВС) или ТЭЦ-ПВС.

1.2. Потребление энергии

1) Потребление электроэнергии

Потребление электрической и тепловой энергии изменяется во времени: в  течение суток, недели, года. Графическое  изображение изменения нагрузки ТЭС во времени называют графиком нагрузки. Большое значение для ТЭС  имеют суточные графики нагрузок: зимний, летний, весенний и осенний за рабочие сутки (в начале, в середине и в конце недели) и аналогично за нерабочие сутки (рис. 1.1).

Форма суточного графика электронагрузки  зависит от времени года, соотношения  потребления промышленными и осветительно–бытовыми установками, от числа смен работы предприятий. График промышленной нагрузки (рис. 1.1 а) имеет максимум в дневное время, когда работают все предприятия – с одной, двумя или тремя сменами в сутки. Характерным является быстрый подъем нагрузки в утренние часы, максимум – днем, понижение – ночью. График осветительно–бытовой нагрузки (рис. 1.1 б) имеет небольшой максимум утром, основной максимум вечером (около 16 часов для средней полосы РФ). График суммарной электрической нагрузки имеет совмещение максимумов промышленной и осветительно–бытовой нагрузок зимой около 16 часов, когда освещение включается года до окончания работы односменных предприятий (рис. 1.1 в).

Прохождение максимума нагрузки в  декабре–январе – ответственный  период работы ТЭС (максимальная мощность, обеспечение запасов топлива).

Таким образом, зимняя нагрузка имеет  два максимума – утренний и  вечерний; летняя – три максимума  – утренний, дневной (после 12⁰⁰) и вечерний (см. рис. 1.1 в).

Годовой график помесячных максимальных, средних и минимальных нагрузок представлен на рис. 1.2. Годовые графики различают: хронологические (помесячные) и продолжительности (длительности) нагрузок. Нанося последовательно максимальную, среднюю и минимальную нагрузки каждого месяца, получают соответственно три хронологических графика этих нагрузок (рис. 1.2).

2) Потребление тепловой энергии

Тепловая энергия отпускается  теплоэлектроцентралями (ТЭЦ) двум основным видам потребителей – промышленным и коммунальным. В промышленности тепловая энергия используется для технологических процессов в виде перегретого пара 0,5÷1,5 МПа. Минимальный перегрев 25 ºС должен обеспечивать надежный транспорт пара. Коммунальное потребление включает расход тепла на отопление Q_от и вентиляцию Q_в зданий и на бытовые нужды Q_быт в виде горячей воды с t_max=150 ºC.

(1.1)

Для отопления производственных зданий используют часть технологического пара или горячую воду.

Бытовые нужды – потребление  тепла коммунальными предприятиями (бани, прачечные, фабрики–кухни и  т.д.) и населением (души и ванны квартир и др.).

Тепловая нагрузка ТЭЦ, как и  электрическая, изменяется во времени. Суточный график промышленной тепловой нагрузки аналогичен графику электрической  нагрузки. Летнее потребление меньше зимнего в связи с ремонтом оборудования и снижением теплопотерь в окружающую среду. Промышленное тепловое потребление неравномерно в течение суток и относительно равномерно в течение года.

Отопительно–вентиляционное тепловое потребление имеет суточную равномерность  и годовую неравномерность, так как является сезонным (рис. 1.3). Летом отопительная нагрузка отсутствует.

Суточный график бытового потребления  тепла неравномерен, имеет небольшой  максимум утром и основной – вечером, в особенности в конце недели (рис. 1.3 а). Бытовая тепловая нагрузка принимается постоянной летом и зимой. Однако, летом тепловая нагрузка на бытовое потребление ниже, чем зимой, что обусловливается повышением температуры исходной (сырой) воды.

Наличие круглогодовой бытовой  тепловой нагрузки улучшает энергетические и технико–экономические показатели ТЭЦ, так как увеличивает энергетически выгодную выработку электроэнергии на тепловом потреблении.

1.3. Принципиальная тепловая схема КЭС на органическом топливе

Конденсационные электрические станции  большой мощности на органическом топливе строятся в настоящее время в основном на высокие начальные параметры пара и низкое конечное давление (глубокий вакуум), что уменьшает расход теплоты на единицу выработанной электроэнергии.

В конденсационной установке на органическом топливе без промежуточного перегрева пара (рис. 1.4) подвод теплоты к циклу осуществляется только при генерации пара и подогреве его до заданной температуры перегрева. Пар из парового котла 1 направляется в турбину 2, находящуюся на одном валу с электрогенератором 3. Отработавший пар конденсируется в конденсаторе 4, охлаждаемом циркулирующей в трубках технической водой. Конденсат турбины конденсатным насосом 5 через регенеративные подогреватели низкого давления (ПНД) 6 подается в деаэратор 8. Деаэратор служит для удаления из воды растворенных в ней газов; одновременно в нем, так же как в регенеративных подогревателях, питательная вода подогревается паром, отбираемым для этого из отбора турбины. Деаэрация воды проводится для того, чтобы довести до допустимых значений содержание кислорода и углекислого газа в ней и тем самым понизить скорость коррозии в трактах воды и пара.

Деаэрированная  вода питательным насосом 9 через  регенеративные подогреватели высокого давления (ПВД) 10 подается в котельную  установку. Конденсат греющего пара (дренаж), образующийся в ПВД 10, перепускается каскадно в деаэратор 8, а конденсат греющего пара ПНД 6 подается дренажным насосом 7 в линию, по которой протекает конденсат из конденсатора 4.

Деаэратор может отсутствовать, при  этом содержание кислорода в контуре при применении весьма чистой глубоко обессоленной воды может быть выше, чем на обычных ТЭС, так как в таких условиях происходит пассивизация стали. При таком, так называемом нейтрально-кислородном водном режиме в питательную воду подается в определенном количестве кислород, пероксид водорода или воздух; деаэратор в схеме при этом не нужен.

1.4. Принципиальные тепловые  схемы

теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) на органическом топливе

ТЭЦ имеют более высокие энергетические показатели по сравнению с КЭС, так как часть теплоты, отработавшего в турбине пара, используется у внешнего потребителя. При полном использовании теплоты, отработавшего в турбине пара, потери тепла в холодном источнике отсутствуют (турбины с противодавлением), а при частичном – в холодном источнике (конденсаторе) теряется меньше тепла, чем на КЭС.

ТЭЦ могут иметь турбины с  противодавлением или конденсационные с регулируемыми отборами пара (рис. 1.5) .

В схемах с турбинами с противодавлением (типа Р) (рис. 1.5 а) весь отработавший пар подается тепловому потребителю, поэтому существует прямая зависимость между вырабатываемой электрической энергией и расходом этого пара. При пониженных электрических нагрузках часть пара пропускается помимо турбины через редукционно-охладительное устройство (РОУ); при высоких электрических нагрузках и небольшой потребности в паре у теплового потребителя недостающая электроэнергия вырабатывается на электростанциях с турбинами конденсационного типа. Таким образом, установка используется достаточно эффективно только в случае, когда она рассчитана на ту часть тепловой нагрузки, которая сохраняется в течение большей части года. Давление пара за турбиной выбирается по требованию потребителя.

На установках с турбинами  с регулируемыми отборами (рис. 1.5 б), выработка электрической энергии и отпуск теплоты могут изменяться в достаточно широких пределах независимо друг от друга. При этом полная номинальная электрическая мощность, достигается в отсутствие тепловой нагрузки. Турбины такого типа имеют обычно один, два или даже три регулируемых отбора. При одном регулируемом отборе отводимый от турбины пар может поступать на производственные нужды (турбины типа П) или на теплофикацию (турбины типа Т). При двух регулируемых отборах либо оба отбора являются теплофикационными (турбины типа Т), либо один из них является производственным, а другой – теплофикационным (турбины типа ПТ). Имеются также установки с одним производственным и двумя теплофикационными отборами.