Предназначение на ТЕЦ. Технологични схеми на електроцентрали
Разположени са основните и спомагателни съоръжения, с помощта на които се генерира електрическа и топлинна енергия.
Основното оборудване на топлоелектрическата централа.
ДО основно оборудване Работеща топлоелектрическа централа парен цикъл (цикъл) се отнася за: електрически генератори и главни трансформатори. Можете да прочетете какви видове парни турбини има в съвременните топлоелектрически централи в статията -.
ДО основно оборудване Работеща топлоелектрическа централа парогазов цикъл прилага се: с въздушен компресор, газова турбина електрически генератор, котел за отпадна топлина, парна турбина, главен трансформатор.
Капиталното оборудване е оборудване, без което работата на топлоелектрическа централа е невъзможна.
Спомагателно оборудване за ТЕЦ.
ДО спомагателно оборудване Оборудването на топлоелектрическата централа включва различни механизми и инсталации, които осигуряват нормалната работа на топлоелектрическата централа. Това могат да бъдат пречиствателни станции за вода, прахопречиствателни станции, системи за отстраняване на шлака и пепел, топлообменници, различни помпи и други устройства.
Ремонт на оборудване на ТЕЦ.
Цялото ТЕЦ оборудване трябва да се ремонтира съгласно установения график за ремонт. Ремонтите, в зависимост от обема на работа и времето, се разделят на: рутинни ремонти, средни ремонти и основен ремонт. Най-големият по продължителност и брой ремонтни операции е капиталовият. Можете да прочетете повече за ремонтите в електроцентралите в нашата статия -.
По време на работа когенерационното оборудване трябва да бъде подложено периодично поддръжка(ТО), също съгласно утвърдения график за поддръжка. По време на поддръжката например се извършват следните операции - продухване на намотките на двигателя със сгъстен въздух, пълнене на уплътненията на салника, регулиране на хлабините и др.
Освен това по време на работа когенерационното оборудване трябва да бъде постоянно наблюдавано от оперативния персонал. Ако се установи неизправност, трябва да се вземат мерки за отстраняването им, освен ако това не противоречи на правилата и разпоредбите за безопасност техническа експлоатация. В противен случай оборудването се спира и се изнася за ремонт.
Можете да видите как оборудването на топлоелектрическите централи се изнася за ремонт във видеото по-долу:
Термичната част на електроцентралите е разгледана достатъчно подробно в курса „Обща енергетика“. Въпреки това, тук, в този курс, е препоръчително да се върнем към разглеждането на някои въпроси на термичната част. Но това съображение трябва да се направи от гледна точка на влиянието му върху електрическа частелектрически станции.
2.1. Схеми на кондензационни електроцентрали (CPS)
Захранващата вода също се подава към котела от захранващата помпа (PN). висока температурасе превръща в пара. Така на изхода на котела се получава жива пара със следните параметри: p=3...30 MPa, t=400...650°C. Активната пара се подава към парната турбина (T). Тук енергията на парата се преобразува в механична енергия на въртене на ротора на турбината. Тази енергия се прехвърля към електрически синхронен генератор (G), където се преобразува в електрическа енергия.
Отработената пара от турбината постъпва в кондензатора (К) (затова тези станции се наричат кондензационни станции), охлажда се със студена вода и кондензира. Кондензатът се подава от кондензна помпа (CP) към системата за пречистване на вода (WTP), а след това, след допълване с химически пречистена вода (сега наричана захранваща вода), се подава към котела от захранващата помпа.
Източници на студена вода, която се подава към кондензатора от циркулационна помпа (CP), могат да бъдат река, езеро, изкуствен резервоар, както и охладителни кули и бризгални езера. Преминаването на основната част от парата през кондензатора води до факта, че 60...70% от топлинната енергия, генерирана от котела, се отвежда от циркулиращата вода.
Газообразните продукти от изгарянето на горивото от котела се отстраняват от димоотводи (DS) и се изпускат в атмосферата през комин с височина 100...250 m (най-високият комин с височина 420 m е вписан в Книгата на рекордите на Гинес) , а твърдите частици се изпращат в пепелището чрез хидравличната система за отстраняване на пепелта (GZU).
Всички тези устройства и агрегати (захранващи устройства за прах, вентилатори, димососи, захранващи помпи и др.), Предназначени да осигурят технологичния процес и нормалната работа на основното оборудване (котли, турбини, генератори), се наричат спомагателни механизми (S.N.). На блок-станции механизмите на С.Н. Те са разделени на блокови, предназначени да осигурят работата само на един блок, и общостанционни - за работата на станцията като цяло.
Основните механизми на S.N. са:
– нагнетателен вентилатор (DV) за подаване на въздух към котела;
– димоотвод (Ds) за изхвърляне на газообразни (и предимно твърди суспендирани частици) продукти от изгарянето на горивото от котела в комин с височина 100...250 m (420 m в Книгата на Гинес);
– циркулационна помпа (CP) за подаване на студена циркулационна вода към кондензатора;
– кондензна помпа (KN) за изпомпване на кондензат от кондензатора;
– захранваща помпа(PN) за подаване на захранваща вода към котела и за създаване на необходимото налягане в технологичната верига.
Електроцентралата използва и други спомагателни механизми за подаване на гориво и подготовка на горивото, в системите за химическо пречистване на водата и отстраняване на шлака и пепел, в системи за управление на различни шибъри, кранове и клапани и др. и т.н. Не е препоръчително да ги изброяваме всички в този курс, но въпреки това ще разгледаме повечето от тях в процеса на изучаване на материала.
Механизми S.N. разделени на отговорни и безотговорни.
Отговорни са тези механизми, чието кратковременно спиране води до аварийно изключване или разтоварване на основните агрегати на станцията. Краткосрочното прекъсване на работата на несъществени спомагателни механизми не води до незабавно аварийно спиране на основното оборудване. Но за да не се нарушава технологичният цикъл на производство на електроенергия, след кратък период от време те трябва да бъдат пуснати отново в експлоатация.
В котелното помещение отговорните механизми са димоотводи, вентилатори и подаващи прах. Спирането на работата на димососите, вентилаторите и прахообразувателите води до изгасване на факела и спиране на парния котел. Неотговорните включват промивни и уловителни помпи на хидравличната система за отстраняване на пепелта (GZU), както и електрофилтри.
Критичните машини в машинното отделение включват захранващи, циркулационни и кондензни помпи, маслени помпи за турбини и генератори, помпи за повдигане на газов охладител на генератор и маслени помпи за уплътнения на вала на генератора. Неподходящите механизми включват дренажни помпи на регенеративни нагреватели, дренажни помпи и ежектори.
Важно място в технологичния цикъл на станцията заемат захранващите помпи, които подават захранваща вода към парни котли. Мощността на електрическите задвижвания на захранващите помпи с високо налягане достига 40% (за газ-маслени CPP) от общата мощност на потребителите за собствени нужди, т.е. няколко мегавата. Спирането на захранващите помпи води до аварийно изключване на парните котли от технологични защити. Особено трудно е еднократните котли в блоковите централи да издържат на такова спиране.
Изключване на конденза и циркулационни помпиводи до прекъсване на вакуума на турбините и до аварийното им изключване.
Особено критични спомагателни механизми, чието спиране може да доведе до повреда на основните агрегати, включват маслените помпи на системата за смазване на турбогенератора и уплътненията на вала на генератора. Невключването на резервните маслени помпи по време на аварийно спиране на станцията със загуба на спомагателно захранване може да доведе до прекъсване на подаването на масло към лагерите на турбината и генератора и разтопяване на лагерите им. Поради това захранването на турбинните маслени помпи и уплътненията на вала на генератора се поддържа от батерии.
Специално място в топлоелектрическите централи заемат механизмите за подготовка на гориво и подаване на гориво: трошачки, мелници за смилане на въглища, вентилатори на мелници, транспортьори и конвейери за подаване на гориво и бункери за прах, товарни кранове в склад за въглища, автосамосвали. Краткосрочното спиране на тези механизми обикновено не води до нарушаване на технологичния цикъл за производство на електрическа и топлинна енергия, поради което тези механизми могат да бъдат класифицирани като безотговорни. Всъщност в бункерите винаги има запас от сурови въглища и следователно спирането на конвейери или устройства за раздробяване на въглища не води до спиране на подаването на гориво към горивните камери. Също така е възможно да се спрат барабанни топкови мелници, тъй като когато се използват в електроцентрали, обикновено има междинни бункери с доставка на въглищен прах, предназначени за приблизително два часа работа на котела при номинална мощност. Когато се използват чукови мелници, обикновено не се предвиждат междинни бункери, но се монтират най-малко три мелници на всеки котел. Когато един от тях спре, останалите осигуряват поне 90% от производителността.
Общите механизми на станцията включват помпи за химическо пречистване на вода и битово водоснабдяване. Повечето от тях могат да бъдат класифицирани като безотговорни потребители, тъй като краткотрайното спиране на помпите за химическо пречистване на водата не трябва да води до авария във водоснабдяването на котелните агрегати. Изключение правят помпите за подаване на химически пречистена вода към турбинното отделение, тъй като при нарушаване на баланса между тяхната производителност и потреблението на захранваща вода е възможна аварийна ситуация в станцията.
Механизмите за общи цели на станцията включват също резервни възбудители, помпи за промиване с киселина, противопожарни помпи (тези механизми не работят при нормални условия на работа на блоковете), вентилационни устройства, въздушни главни компресори, кранови съоръжения, работилници, зарядни устройства батерии, отворени механизми разпределителна уредбаи съвместен спомагателен корпус. Повечето от тези механизми могат да бъдат класифицирани като неотговорни. Отговорни са някои от спомагателните механизми на електрическата част на станцията: мотор-генератори на прахообразуватели и охлаждащи вентилатори на мощни трансформатори, които духат през маслени охладители и принудително циркулират масло. Когато генераторът работи на резервен възбудител, последният също принадлежи към отговорните механизми за собствени нужди.
По правило електродвигателите се използват като задвижвания на спомагателни механизми и само в станции с по-високи мощности за намаляване на токовете късо съединениепарни турбини могат да се използват в системата за захранване за спомагателни нужди (това ще бъде разгледано по-долу). За захранване на електрически консуматори S.N. На станциите е предвидена система за електрозахранване S.N. със специален източник на захранване, който обикновено е трансформатор TSN, свързан към напрежението на генератора.
Характеристиките на IES са следните:
1) са построени възможно най-близо до находищата на гориво или консумацията на електрическа енергия;
2) по-голямата част от генерираната електрическа енергия се доставя в електрически мрежи с високо напрежение (110...750 kV);
Първите две точки определят предназначението на станциите от кондензационен тип - захранване на регионални мрежи (ако станцията е изградена в район, където се консумира електрическа енергия) и захранване на системата (при изграждане на станция на места, където се произвежда гориво). ).
3) работят по свободен (независим от потребителите на топлинна енергия) график за производство на електроенергия - мощността може да варира от изчисления максимум до технологичния минимум (определен главно от стабилността на горенето на пламъка в котела);
4) ниска маневреност - завъртането на турбините и натоварването на товара от студено състояние изисква приблизително 3...10 часа;
Точки 3 и 4 определят режима на работа на такива станции - те работят главно в базовата част на графика за натоварване на системата.
5) изискват повечеохлаждаща вода за подаването й към кондензаторите на турбината;
Тази особеност обуславя мястото на изграждане на станцията – в близост до водоем с достатъчно количество вода.
6) имат относително ниска ефективност - 30...40%.
1.2. CHP схеми
Комбинираните топлоелектрически централи са предназначени за централизирано захранване индустриални предприятияи градове с топлина и електричество. Следователно, за разлика от CES, CHP централите, освен електрическа енергия, произвеждат топлина под формата на пара или гореща вода за нуждите на производството, отоплението, вентилацията и топлото водоснабдяване. За тези цели топлоелектрическата централа има значителни добиви на пара, частично изчерпана в турбината. При такова комбинирано производство на електрическа и топлинна енергия се постигат значителни икономии на гориво в сравнение с разделното захранване, т.е. генериране на електроенергия в CPP и получаване на топлина от местни котелни централи.
В топлоелектрическите централи най-широко приложение намират турбини с един и два контролирани пароотвеждания и кондензатори. Регулируемите екстракции позволяват независимо регулиране на подаването на топлина и производството на електроенергия в определени граници.
При частично термично натоварване те могат, ако е необходимо, да развият номинална мощност чрез преминаване на пара към кондензаторите. С голяма и постоянна консумация на пара в технологични процесиИзползват се и турбини с обратно налягане без кондензатори. Работната мощност на такива агрегати се определя изцяло от термичното натоварване. Най-разпространени са блоковете с мощност от 50 MW и по-висока (до 250 MW).
Механизмите за спомагателни нужди в когенерационните централи са подобни на тези в когенерационните централи, но са допълнени с механизми, които осигуряват доставката на топлинна енергия до потребителя. Те включват: мрежови помпи (SN), кондензни помпи за котли, захранващи помпи за отоплителна мрежа, връщащи кондензни помпи (RCP) и други механизми.
Комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия значително усложнява технологичната схема на ТЕЦ и прави производството на електрическа енергия зависимо от потребителя на топлина. Когенерационният режим - дневен и сезонен - се определя главно от потреблението на топлина. Станцията работи най-икономично, ако нейната електрическа мощност съответства на топлинната мощност. В този случай минимално количество пара влиза в кондензаторите. В периоди, когато консумацията на топлина е относително ниска, например през лятото, както и през зимата, когато температурата на въздуха е по-висока от проектната температура и през нощта, електрическата мощност на топлоелектрическата централа, съответстваща на консумацията на топлина, намалява. Ако енергийната система се нуждае от електричество, CHP трябва да премине към смесен режим, което увеличава потока на пара в частта с ниско налягане на турбината и в кондензаторите. Освен това, за да се избегне прегряване на опашната част на турбината, през нея трябва да се пропуска определено количество пара при всички режими. В същото време ефективността на електроцентралата намалява. При намаляване електрически товарв топлоелектрически централи под мощността на топлинна консумация, топлинната енергия, необходима на потребителите, може да бъде получена с помощта на редукционно-охлаждащ агрегат ROU, захранван с активна пара от котела.
Обсегът на действие на мощните топлоелектрически централи - доставящи топла вода за отопление - не надвишава 10 км. Крайградските ТЕЦ предават топла водапри по-висока начална температура за разстояние до 45 км. Пара за производствени процеси при налягане от 0,8...1,6 MPa може да се предава на не повече от 2...3 km.
При средна плътност на топлинния товар мощността на ТЕЦ обикновено не надвишава 300...500 MW. Само в най-големите градове (Москва, Санкт Петербург) с висока плътност на натоварване са подходящи топлоелектрически централи с мощност до 1000...1500 MW.
Характеристиките на топлоелектрическата централа са следните:
1) са изградени в близост до потребители на топлинна енергия;
2) обикновено работят с вносно гориво (повечето топлоелектрически централи използват газ, транспортиран по газопроводи);
3) повечето отгенерираната електроенергия се разпределя към консуматори в близката зона (на генератор или повишено напрежение);
4) работят по схема за частично принудително производство на електроенергия (т.е. графикът зависи от потребителя на топлина);
5) ниска маневреност (като IES);
6) имат относително висока обща ефективност (60...75% със значително извличане на пара за производствени и битови нужди).
1.3. Схеми на АЕЦ
Атомните електроцентрали са термични централи, които използват енергия ядрени реакции. Топлинна енергия, освободен в реактора по време на реакцията на делене на уранови ядра, се отстранява от активната зона с помощта на охлаждаща течност, която се изпомпва под налягане през активната зона. Най-разпространената охлаждаща течност е водата, която е напълно пречистена в неорганични филтри.
Ядрените електроцентрали са проектирани и конструирани с реактори от различни типове, използващи топлинни или бързи неутрони, като се използва едноконтурен, двуконтурен или триконтурен дизайн. Оборудването на последната верига, което включва турбина и кондензатор, е подобно на оборудването на топлоелектрическите централи. Първият, радиоактивен кръг съдържа реактор, парогенератор и захранваща помпа.
В атомните електроцентрали в ОНД се използват следните основни типове ядрени реактори:
РБМК (реактор висока мощност, канал) – реактор с топлинни неутрони, водно-графитен;
ВВЕР (водоохлаждаем енергиен реактор) – реактор на топлинни неутрони, съдов тип;
BN (бързи неутрони) е реактор на бързи неутрони с течен метален натриев охладител.
Единичната мощност на атомните енергийни блокове достигна 1500 MW. В момента се смята, че единичната мощност на атомната електроцентрала е ограничена не толкова от технически съображения, колкото от условията за безопасност в случай на аварии на реактора.
Реакторите с водно охлаждане могат да работят във воден или парен режим. Във втория случай парата се произвежда директно в активната зона на реактора.
 |
| ориз. 2.6. Едноверижна схема на атомна електроцентрала |
В Ленинградската АЕЦ е използвана едноконтурна схема с реактор с кипяща вода и графитен забавител тип РБМК-1000. Реакторът работи в блок с две кондензационни турбини тип К-500-65/3000 и два генератора с мощност 500 MW. Кипящият реактор е парогенератор и по този начин предопределя възможността за използване на едноконтурна верига. Начални параметри на наситената пара пред турбината: температура 284°C, налягане на парата 7,0 MPa. Едноконтурната схема е сравнително проста, но радиоактивността се разпространява във всички елементи на устройството, което усложнява биологичната защита.
Триконтурната схема се използва в атомни електроцентрали с реактори на бързи неутрони с натриев топлоносител тип BN-600. За да се предотврати контакт на радиоактивен натрий с вода, е изградена втора верига с нерадиоактивен натрий. Така веригата се оказва триверижна. Реакторът БН-600 работи в блок с три кондензационни турбини К-200-130 с начално налягане на парата 13 MPa и температура 500°C.
Първата в света индустриална Обнинска атомна електроцентрала с мощност 5 MW е пусната в експлоатация в СССР на 27 юни 1954 г. През 1956...1957 г. Бяха пуснати в експлоатация блокове на АЕЦ в Англия (Calder Hall с мощност 92 MW) и в САЩ (Shippingport Nuclear Power Plant с мощност 60 MW). Впоследствие започнаха да се ускоряват програмите за изграждане на атомни електроцентрали в Англия, САЩ, Япония, Франция, Канада, Германия, Швеция и редица други страни. Предполагаше се, че до 2000 г. производството на електроенергия от атомни електроцентрали в света може да достигне 50% от общото производство на електроенергия. В момента обаче темпът на развитие на ядрената енергетика в света поради редица причини е намалял значително.
Характеристиките на атомната електроцентрала са следните:
1) могат да бъдат построени във всяко географско местоположение, включително труднодостъпни места;
2) в своя режим те са автономни от серията външни фактори;
3) изискват малко количество гориво;
4) може да работи по график със свободна натовареност;
5) чувствителни към променливи условия, особено атомни електроцентрали с реактори на бързи неутрони; поради тази причина, а също и като се вземат предвид изискванията за икономична работа, основната част от графика за натоварване на електроенергийната система се разпределя за атомни електроцентрали (продължителност на използване на инсталираната мощност 6500...7000 h / година);
6) слабо замърсяват атмосферата; емисиите на радиоактивни газове и аерозоли са незначителни и не надвишават допустимите от санитарните норми стойности. В това отношение атомните централи са по-чисти от топлоелектрическите централи.
1.4. Схеми на водноелектрически централи
При изграждането на водноелектрическа централа обикновено се преследват следните цели:
Производство на електроенергия;
Подобряване на условията за корабоплаване по реката;
Подобряване на условията за напояване на прилежащите земи.
Мощността на водноелектрическата централа зависи от водния поток през турбината и налягането (разликата в нивата на горния и долния басейн).
Единиците за всяка водноелектрическа централа, като правило, се проектират индивидуално, във връзка с характеристиките на тази водноелектрическа централа.
За ниски налягания, русло (Углич и Рибинск водноелектрически централи) или комбинирано (Волжски водноелектрически централи на името на V.I. Ленин и на името на XXII конгрес CPSS) водноелектрически централи и със значителни налягания (повече от 30...35 m) - близо до язовирни водноелектрически централи (DneproGES, Bratsk HPC). В планинските райони се изграждат отклонителни водноелектрически централи (ВЕЦ Гюмуш, ВЕЦ Фархад) с високо налягане и ниски дебити.
 |
| ориз. 6 |
Водноелектрическите централи обикновено имат резервоари, които им позволяват да акумулират вода и да регулират нейния поток, а оттам и работната мощност на станцията, така че да осигурят най-благоприятния режим за енергийната система като цяло.
Процесът на регулиране е както следва. За известно време, когато натоварването на електроенергийната система е ниско (или естественият приток на вода в реката е голям), водноелектрическата централа консумира вода в количество, по-малко от естествения приток. В този случай водата се натрупва в резервоара и работният капацитет на станцията е сравнително малък. В други случаи, когато натоварването на системата е високо (или притокът на вода е малък), водноелектрическата централа консумира вода в количество, надвишаващо естествения приток. В този случай водата, натрупана в резервоара, се изразходва и работният капацитет на станцията се увеличава до максимум. В зависимост от обема на резервоара контролният период или времето, необходимо за напълване и експлоатация на резервоара, може да бъде ден, седмица, няколко месеца или повече. През това време водноелектрическата централа може да консумира строго определено количество вода, определено от естествения приток.
Когато една водноелектрическа централа работи заедно с топлоелектрически централи и атомни електроцентрали, натоварването на енергийната система се разпределя между тях така, че при даден воден поток през разглеждания период търсенето на електроенергия да се задоволи с минимален разход на гориво (или минимални разходи за гориво) в системата. Опитът в експлоатацията на енергийни системи показва, че през по-голямата част от годината е препоръчително водноелектрическите централи да се използват в пиков режим. Това означава, че през деня работната мощност на водноелектрическата централа трябва да варира в широки граници - от минимална в часовете, когато натоварването на електроенергийната система е ниско, до максимална в часовете с най-високо натоварване на системата. С това използване на водноелектрически централи натоварването на топлоцентралите се изравнява и работата им става по-икономична.
По време на периоди на наводнения е препоръчително да се използват водноелектрически централи денонощно с оперативна мощност, близка до максималната, и по този начин да се намали празното изхвърляне на вода през язовира.
Работата на водноелектрическите централи се характеризира с чести стартирания и спирания на агрегати, бърза промяна на работната мощност от нула до номинална. Хидравличните турбини по своето естество са адаптирани към този режим. За хидрогенераторите този режим също е приемлив, тъй като, за разлика от генераторите на парни турбини, аксиалната дължина на хидрогенератора е сравнително малка и температурните деформации на намотките са по-слабо изразени. Процесът на стартиране на хидравличния агрегат и получаване на мощност е напълно автоматизиран и отнема само няколко минути.
Продължителността на използване на инсталираната мощност на водноелектрическите централи обикновено е по-малка от тази на топлоелектрическите централи. Той е 1500...3000 часа за пиковите станции и до 5000...6000 часа за базовите станции. Целесъобразно е изграждането на водноелектрически централи върху планински и полупланински реки.
3-4. Механизми за спомагателни нужди на водноелектрически централи
Механизмите за спомагателни нужди на водноелектрическите централи според предназначението им се делят на агрегатни и общостанционни.
Спомагателните агрегатни механизми осигуряват пускането, спирането и нормалната работа на хидравличните генератори и свързаните с тях в блокови схеми повишаващи силови трансформатори. Те включват:
Маслени помпи на системата за управление на хидравличната турбина;
Охлаждащи помпи и вентилатори за силови трансформатори;
Маслени или водни помпи на системата за смазване на агрегата;
Помпи за директно водно охлаждане за генератори;
Спирачни компресори;
Помпи за изпомпване на вода от капака на турбината;
Помощни устройства за системата за възбуждане на генератора;
Патогени в системи за самовъзбуждане. Публичните включват:
Помпи за изпомпване на вода от спираловидни камери и смукателни тръби;
Помпи за битово водоснабдяване;
Дренажни помпи;
Уреди за зареждане, отопление и вентилация на акумулатори;
Кранове, повдигащи механизми за язовирни затвори, щитове, ограничители на смукателни тръби, решетки за задържане на отпадъци;
Външни комутационни компресори;
Отопление, осветление и вентилация на помещения и конструкции;
Нагреватели за капаци, решетки и жлебове.
С централизирана система за захранване на агрегатите със сгъстен въздух, компресорите за цялата станция включват също компресори за агрегати за налягане на маслото и спирачки на блока.
Съставът и мощността на електрическите приемници за спомагателни нужди на водноелектрическите централи се влияят от климатични условия: в суров климат се появява значително (няколко хиляди киловата) топлинно натоварване на превключватели, маслени резервоари, напълнени с масло кабелни накрайници, решетки, порти, жлебове; В горещ климат тези натоварвания липсват, но консумацията на енергия за охлаждане на оборудването, вентилация и климатизация се увеличава.
Във водноелектрическите централи сравнително малка част от спомагателните механизми работят непрекъснато в дългосрочен режим. Те включват: помпи и охлаждащи вентилатори за генератори и трансформатори; спомагателни устройства на системи за възбуждане; помпи за водно или маслено смазване на лагери. Тези механизми са сред най-критичните и позволяват прекъсване на електрозахранването за времето на автоматичното прехвърляне на резерв (ATS). В непрекъснат режим работят и помпи за техническо водоснабдяване и електрически нагреватели. Останалите електрически приемници работят многократно, за кратко, за кратко или дори само от време на време. Отговорните механизми за собствени нужди също включват противопожарни помпи, помпи за маслени напорни инсталации, някои дренажни помпи, външни компресори за разпределителна уредба и затварящи механизми за клапани на напорни тръбопроводи. Тези механизми позволяват прекъсване на захранването до няколко минути, без да се нарушава нормалното и безопасна работаединици. Останалите потребители на собствените си нужди могат да бъдат класифицирани като безотговорни.
Блоковете за налягане на маслото на хидравличните агрегати имат достатъчен енергиен резерв за затваряне на направляващата лопатка и спиране на агрегата дори в случай на аварийна загуба на напрежение в спомагателната система. Следователно, за да се гарантира безопасността на оборудването в случай на загуба на напрежение в хидравличните електроцентрали, не автономни източниципод формата на батерии и дизел генератори.
Единичната мощност на спомагателните механизми варира от единици до стотици киловати. Най-мощните механизми за собствени нужди са технически водоснабдителни помпи, помпи за изпомпване на вода от смукателни тръби и някои повдигащи механизми. В повечето водноелектрически централи, с изключение на водноелектрическите централи от отклоняващ тип, потребителите на собствените си нужди са концентрирани в ограничена зона, в рамките на сградата на станцията и язовира.
За разлика от топлоелектрическите централи, спомагателните механизми на водноелектрическите централи не изискват непрекъснато регулиране на производителността; Достатъчен е периодичен и краткотраен режим на работа (маслени помпи, компресори).
Характеристиките на водноелектрическата централа са следните:
1) са изградени там, където има водни ресурси и условия за строителство, което обикновено не съвпада с местоположението на електрическия товар;
2) по-голямата част от електрическата енергия се доставя в електрически мрежи с високо напрежение;
3) работа по гъвкав график (ако има резервоар);
4) много маневрен (завиването и натрупването на товар отнема приблизително 3...5 минути);
5) имат висока ефективност (до 85%).
По отношение на работните параметри водноелектрическите централи имат редица предимства пред топлоелектрическите централи. В момента обаче се строят основно топло- и атомни електроцентрали. Определящи фактори тук са размерът на капиталовложенията и времето за изграждане на електроцентралите. (Има данни за конкретни капиталови вложения, цена на електроенергия и време за строителство различни видовеимейл станции).
Единичната цена на водноелектрическите централи (RUB/MW) е по-висока себестойност на единица продукцияТЕЦ със същата мощност поради по-голям обем строителни работи. Времето за изграждане на водноелектрическа централа също е по-дълго. Но цената на електроенергията е по-ниска, тъй като оперативните разходи не включват цената на горивото.
Помпено-акумулиращи електроцентрали.
Целта на помпено-акумулиращите централи е да изравнят дневния график на натоварване на електрическата система и да повишат ефективността на топлоелектрическите централи и атомните електроцентрали. В часовете на минимално натоварване на системата помпено-акумулиращите електроцентрали работят в помпен режим, като изпомпват вода от долния резервоар към горния и по този начин увеличават натоварването на топлоелектрическите централи и атомните електроцентрали. В часовете на максимално натоварване на системата те работят в турбинен режим, като черпят вода от горния резервоар и по този начин разтоварват ТЕЦ и АЕЦ от краткотрайни пикови натоварвания. PSPP блоковете се използват също като въртящи се резервни блокове и като синхронни компенсатори.
Пиковите помпено-акумулиращи електроцентрали са проектирани, като правило, да работят в турбинен режим за 4...6 часа на ден. Продължителността на работа на помпено-акумулираща електроцентрала в помпен режим е 7...8 часа при съотношение на изпомпване към турбинна мощност 1,05...1,10. Годишното използване на капацитета на помпено-акумулиращата електроцентрала е 1000...1500 часа.
ВЕЦ се изграждат в системи, в които няма водноелектрически централи или капацитетът им е недостатъчен да покрие натоварването в пиковите часове. Те са съставени от няколко блока, които произвеждат енергия в мрежа с високо напрежение и я получават от мрежата, когато работят в помпен режим. Агрегатите са много маневрени и могат бързо да бъдат прехвърлени от режим на помпа в режим на генератор или в режим на синхронен компенсатор. Ефективността на помпено-акумулиращите електроцентрали е 70...75%. Те изискват малко количество обслужващ персонал. Помпено-акумулиращи електроцентрали могат да бъдат изградени там, където има източници на водоснабдяване и местните геоложки условия позволяват създаването на резервоар под налягане.
1.4. Газотурбинни агрегати
1.7. Слънчеви електроцентрали.
Сред слънчеви електроцентрали(слънчеви централи), могат да се разграничат два вида централи - с парен котел и със силициеви фотоклетки. Такива електроцентрали са намерили приложение в редица страни със значителен брой слънчеви дни в годината. Според публикуваните данни ефективността им може да бъде увеличена до 20%.
1.8. Геотермалните централи използват евтина енергия от подземни термални извори.
Геотермалните електроцентрали работят в Исландия, Нова Зеландия, Папуа, Нова Гвинея, САЩ, а в Италия осигуряват около 6% от цялата произведена електроенергия. В Русия (на Комчатка) е построена геотермалната електроцентрала Паужецкая.
1.9. Приливни електроцентрали с така наречените капсулни водноелектрически агрегати се изграждат там, където има значителна разлика в нивата на водата по време на приливи и отливи. Най-мощната ТЕЦ Rance е построена през 1966 г. във Франция: нейната мощност е 240 MW. В САЩ се проектират ПЧП с мощност 1000 MW, във Великобритания с мощност 7260 MW и др. В Русия, на Колския полуостров, където приливите и отливите достигат 10...13 m, през 1968 г. влиза в експлоатация първият етап на експерименталната Кислогубская ТЕЦ (2·0,4 MW).
1.10. Магнитохидродинамичните електроцентрали използват принципа на генериране на ток, когато движещ се проводник преминава през магнитно поле. Като работна течност се използва нискотемпературна плазма (около 2700 С), която се образува при изгарянето на органично гориво и подаването на специални йонизиращи добавки в горивната камера. Работната течност, преминаваща през свръхпроводящата магнитна система, създава постоянен ток, който се преобразува в променлив ток с помощта на инверторни преобразуватели. Работният флуид след преминаване през магнитната система постъпва в парната турбинна част на електроцентралата, състояща се от парогенератор и конвенционална кондензационна парна турбина. Понастоящем в Рязанската държавна районна електроцентрала е изграден главен MHD енергоблок с мощност 500 MW, който включва MHD генератор с мощност около 300 MW и парна турбина с мощност 315 MW с К-300-240 турбина. При инсталирана мощност от над 610 MW, изходната мощност на MHD енергийния блок в системата е 500 MW поради значителна консумация на енергия за собствени нужди в MHD енергийния блок. 
части. Ефективността на MGD-500 надвишава 45%, специфичният разход на гориво е приблизително 270 g/(kW*h). Основният MHD захранващ блок е предназначен за използване природен газ, в бъдеще се планираше преминаване към твърдо гориво. MHD инсталациите обаче не бяха доразвити поради липсата на материали, способни да работят при такива високи температури.
Нека направим обиколка на Cheboksary CHPP-2 и да видим как се генерират електричество и топлина:
Между другото, нека ви напомня, че тръбата е най-високата индустриална структура в Чебоксари. Цели 250 метра!
Нека започнем с общи въпроси, които включват предимно сигурността.
Разбира се, ТЕЦ, както и водноелектрическата централа, са чувствително предприятие и не се допускат просто така.
И ако сте допуснати, дори на обиколка, пак ще трябва да преминете през инструктаж за безопасност:
Е, това не е необичайно за нас (както и самата ТЕЦ не е необичайна, работил съм там преди около 30 години;)).
Да, още едно грубо предупреждение, не мога да го пренебрегна:
технология
Основното работно вещество във всички топлоелектрически централи е, колкото и да е странно, водата.
Защото лесно се превръща в пара и обратно.
Технологията е една и съща за всички: трябва да получите пара, която ще върти турбината. На оста на турбината е поставен генератор.
В атомните електроцентрали водата се нагрява чрез отделянето на топлина по време на разпадането на радиоактивното гориво.
А в топлинните - поради изгарянето на газ, мазут и дори доскоро въглища.
Къде да поставите отпадъчната пара? Обаче обратно във водата и обратно в казана!
Къде да отделя топлината от отработената пара? Да, за загряване на водата, влизаща в котела - за повишаване на ефективността на цялата инсталация като цяло.
И за подгряване на вода в топлопреносната мрежа и водоснабдяване (топла вода)!
Така през отоплителния сезон се получават двойни ползи от топлоцентралата - електричество и топлина. Съответно такова комбинирано производство се нарича комбинирана топлоелектрическа централа (CHP).
Но през лятото не е възможно да се използва изгодно цялата топлина, така че парата, излизаща от турбината, се охлажда, превръщайки се във вода, в охладителни кули, след което водата се връща в затворения производствен цикъл. А в топлите басейни на охладителните кули отглеждат и риби;)
За да се предотврати износването на отоплителните мрежи и котела, водата се подлага на специална подготовка в химическия цех:
А циркулационните помпи циркулират водата в порочния кръг:
Нашите котли могат да работят както на газ (жълти тръбопроводи), така и на мазут (черни). От 1994 г. работят на газ. Да, имаме 5 котела!
За горене горелките изискват подаване на въздух (сини тръби).
Водата кипи, а парата (червени паропроводи) преминава през специални топлообменници - паропрегреватели, които повишават температурата на парата до 565 градуса, а налягането съответно до 130 атмосфери. Това не е тенджера под налягане в кухнята! Една малка дупка в паропровода ще доведе до голяма авария; тънка струя прегрята пара реже метала като масло!
И такава пара вече се подава към турбините (в големи гариняколко котли могат да работят на общ парен колектор, от който се захранват няколко турбини).
Котелният цех винаги е шумен, тъй като горенето и кипенето са много бурни процеси.
А самите котли (TGME-464) са грандиозни конструкции с височината на двадесететажна сграда и могат да бъдат показани изцяло само в панорама от много кадри:
Друг изглед към мазето:
Контролният панел на котела изглежда така:
На далечната стена има мнемосхема на целия технически процес със светлини, показващи състоянието на вентилите, класически инструменти със записващи устройства на хартиена лента, алармени табла и други индикатори.
А на самото дистанционно управление класическите бутони и клавиши са до компютърен дисплей, където се върти системата за управление (SCADA). Има и най-важните превключватели, защитени с червени корпуси: „Стоп на котела“ и „Главен парен клапан“ (MSV):
Турбини
Имаме 4 турбини.
Те имат много сложен дизайн, за да не пропуснат и най-малката част от кинетичната енергия на прегрятата пара.
Но нищо не се вижда отвън - всичко е покрито с празен корпус:
Необходим е сериозен защитен кожух - турбината се върти с висока скорост от 3000 об./мин. Освен това през него минава прегрята пара (по-горе казах колко е опасно!). И има много линии за пара около турбината:
В тези топлообменници мрежовата вода се нагрява с отпадъчна пара:
Между другото, на снимката имам най-старата турбина на CHPP-2, така че не се изненадвайте от бруталния външен вид на устройствата, които ще бъдат показани по-долу:
Това е механизмът за управление на турбината (TCM), който регулира подаването на пара и съответно контролира натоварването. Някога се въртеше на ръка:
А това е спирателният клапан (трябва да се задейства ръчно дълго време след задействане):
Малките турбини се състоят от един така наречен цилиндър (набор от лопатки), средните - от два, големите - от три (цилиндри с високо, средно и ниско налягане).
От всеки цилиндър парата отива в междинни екстракции и се изпраща към топлообменници - бойлери:
И трябва да има вакуум в опашката на турбината - колкото е по-добър, толкова по-висока е ефективността на турбината:
Вакуумът се образува поради кондензацията на останалата пара в кондензационния агрегат.
Така изминахме цялата водна пътека до ТЕЦ-а. Моля, обърнете внимание и на частта от парата, която отива за загряване на мрежовата вода за потребителя (PSG):
Друг изглед с куп контролни точки. Не забравяйте, че е необходимо да се контролират много налягания и температури на турбината, не само на парата, но и на маслото в лагерите на всяка част:
Да, и ето го дистанционното управление. Обикновено се намира в същата стая като котлите. Въпреки факта, че самите котли и турбини са разположени в различни стаи, управлението на котелно-турбинен цех не може да се раздели на отделни части - всичко е твърде свързано с прегрята пара!
На дистанционното управление между другото виждаме двойка средни турбини с два цилиндъра.
Автоматизация
За разлика от тях, процесите в топлоелектрическите централи са по-бързи и по-отговорни (между другото, всички ли си спомнят силния шум, който се чува във всички части на града, подобно на самолет? Значи това е парният клапан, който от време на време работи, изпускайки излишни налягане на парата. Представете си как чувате това отблизо!).
Следователно автоматизацията тук все още закъснява и се ограничава основно до събиране на данни. И на контролните панели виждаме смесица от различни SCADA и индустриални контролери, включени в местното регулиране. Но процесът е в ход!
Електричество
Нека отново да разгледаме общия изглед на турбинния магазин:
Моля, обърнете внимание, че отляво под жълтия корпус има електрически генератори.
Какво се случва с електричеството след това?
Изпраща се до федерални мрежи чрез редица разпределителни устройства:
Електрическият магазин е много трудно място. Просто погледнете панорамата на контролния панел:
Релейната защита и автоматика са нашето всичко!
На този етап обиколката на забележителностите може да бъде завършена и да кажете няколко думи за належащите проблеми.
Топлинни и битови технологии
И така, разбрахме, че CHP произвежда електричество и топлина. И двете, разбира се, се доставят на потребителите. Сега ще ни интересува главно топлината.
След перестройката, приватизацията и разделянето на цялата единна съветска индустрия на отделни части, на много места се оказа, че електроцентралите остават под управлението на Чубайс, а градските топлофикационни мрежи стават общински. И образуваха посредник, който взема пари за пренос на топлина. А как се харчат тези пари за годишен ремонт на 70% износени отоплителни инсталации едва ли си струва да се разказва.
И така, поради многомилионните дългове на посредника NOVEK в Новочебоксарск, TGK-5 вече премина към директни договори с потребителите.
В Чебоксари все още не е така. Освен това Cheboksary „Utility Technologies“ в момента има проект за развитие на своите котелни и отоплителни мрежи за цели 38 милиарда (TGK-5 може да се справи само с три).
Всички тези милиарди по един или друг начин ще бъдат включени в тарифите за топлинна енергия, които се определят от градската администрация „от съображения за социална справедливост“. Междувременно сега цената на топлината, генерирана от CHPP-2, е 1,5 пъти по-малка, отколкото в котелните KT. И тази ситуация трябва да продължи и в бъдеще, тъй като колкото по-голяма е електроцентралата, толкова по-ефективна е тя (по-специално по-ниски експлоатационни разходи + възстановяване на топлината поради производството на електроенергия).
Какво ще кажете от екологична гледна точка?
Разбира се, една голяма топлоелектрическа централа с висок комин е по-добра от гледна точка на околната среда от дузина малки котелни с малки комини, димът от които практически ще остане в града.
Най-лошото от гледна точка на екологията е популярното сега индивидуално отопление.
Малките домашни котли не осигуряват такова пълно изгаряне на гориво като големите топлоелектрически централи и всички отработени газове остават не само в града, но буквално над прозорците.
Освен това малко хора мислят за повишената опасност от допълнително газово оборудване, инсталирано във всеки апартамент.
Какво е решението?
В много страни се използват апартаментни регулатори за централно отопление, които позволяват по-икономична консумация на топлина.
За съжаление, предвид настоящите апетити на посредниците и влошаването на топлофикационните мрежи, предимствата парно отоплениеизбледняват. Но все пак, от глобална гледна точка, индивидуалното отопление е по-подходящо във вили.
Други публикации в индустрията:
Веднъж, когато шофирахме в славния град Чебоксари, от изток жена ми забеляза две огромни кули, стоящи покрай магистралата. „Какво е това?“ – попита тя. Тъй като абсолютно не исках да покажа невежеството си на жена си, порових се малко в паметта си и излязох победител: „Това са охладителни кули, не знаеш ли?“ Тя беше малко смутена: „За какво са?“ „Е, има нещо за охлаждане, изглежда.“ "Защо?" Тогава се засрамих, защото не знаех как да се измъкна повече от това.
Този въпрос може да остане завинаги в паметта без отговор, но стават чудеса. Няколко месеца след този инцидент виждам публикация в емисията на приятелите си за набиране на блогъри, които искат да посетят Cheboksary CHPP-2, същата, която видяхме от пътя. Трябва внезапно да промените всичките си планове; пропускането на такъв шанс би било непростимо!
И така, какво е CHP?
Това е сърцето на електроцентралата и там се развива по-голямата част от действието. Газът, влизащ в котела, изгаря, отделяйки лудо количество енергия. Тук се доставя и „чиста вода“. След нагряване се превръща в пара, по-точно в прегрята пара, с температура на изхода 560 градуса и налягане 140 атмосфери. Ще го наричаме още „Чиста пара“, защото се образува от подготвена вода.
Освен пара имаме и ауспух на изхода. При максимална мощност и петте котела консумират почти 60 кубика природен газ в секунда! За да премахнете продуктите от горенето, се нуждаете от недетска „димна“ тръба. И има един такъв също.
Тръбата може да се види от почти всяка част на града, като се има предвид височината от 250 метра. Подозирам, че това е най-високата сграда в Чебоксари.
Наблизо има малко по-малка тръба. Резервирайте отново.
Ако топлоелектрическата централа работи на въглища, е необходимо допълнително почистване на отработените газове. Но в нашия случай това не се изисква, тъй като природният газ се използва като гориво.
Във втория участък на котелно-турбинния цех са разположени инсталации за производство на електроенергия.
Четири от тях са инсталирани в машинната зала на Чебоксарската ТЕЦ-2 с обща мощност 460 MW (мегавата). Тук се подава прегрята пара от котелното помещение. Той се насочва под огромно налягане върху лопатките на турбината, карайки тридесеттонния ротор да се върти със скорост от 3000 оборота в минута.
Инсталацията се състои от две части: самата турбина и генератор, който генерира електричество.
Ето как изглежда роторът на турбината.
Сензори и манометри са навсякъде.
И турбини, и котли, в случай извънредна ситуацияможе да бъде спряно моментално. За това има специални клапани, които могат да спрат подаването на пара или гориво за част от секундата.
Чудя се дали има такова нещо като индустриален пейзаж или индустриален портрет? Тук има красота.
В стаята се вдига страшен шум и за да чуете съседа, трябва да си напрегнете ушите. Освен това е много горещо. Искам да сваля каската си и да се съблека до тениската, но не мога да го направя. От съображения за безопасност облеклото с къси ръкави е забранено в топлоелектрическата централа, има твърде много горещи тръби.
През по-голямата част от времето работилницата е празна; хората се появяват тук веднъж на всеки два часа, по време на своите обиколки. А работата на оборудването се контролира от Главния контролен панел (Групови контролни панели за котли и турбини).
Ето как изглежда работното място на дежурния.
Наоколо има стотици бутони.
И десетки сензори.
Някои са механични, други са електронни.
Това е нашата екскурзия и хората работят.
Общо след котелно-турбинния цех на изхода имаме електричество и пара, които са частично охладени и са загубили част от налягането си. Електричеството изглежда е по-лесно. Изходното напрежение от различни генератори може да бъде от 10 до 18 kV (киловолта). С помощта на блокови трансформатори се увеличава до 110 kV и след това електричеството може да се предава на дълги разстояния с помощта на електропроводи (електропроводи).
Не е изгодно да пуснете останалата „Чиста пара“ настрани. Тъй като се образува от " Чиста вода“, чието производство е доста сложен и скъп процес, е по-целесъобразно да се охлади и да се върне обратно в котела. Така в омагьосан кръг. Но с негова помощ и с помощта на топлообменници можете да загрявате вода или да произвеждате вторична пара, която лесно можете да продавате на трети потребители.
Като цяло, точно така вие и аз вкарваме топлина и електричество в домовете си, като имаме обичайния комфорт и уют.
о да Но защо все пак са необходими охладителни кули?
Оказва се, че всичко е много просто. За охлаждане на останалата „чиста пара“ преди повторното й подаване към котела се използват същите топлообменници. Охлажда се с техническа вода; тя се взема директно от Волга. Не изисква специална подготовка и може да се използва повторно. След преминаване през топлообменника технологична водазагрява и отива в охладителните кули. Там той се стича надолу в тънък слой или пада под формата на капки и се охлажда от противопотока въздух, създаден от вентилатори. А в изхвърлящите охладителни кули водата се пръска с помощта на специални дюзи. Във всеки случай основното охлаждане се получава поради изпаряването на малка част от водата. Охладената вода напуска охладителните кули по специален канал, след което с помощта на помпена станция се изпраща за повторна употреба.
С една дума, охладителните кули са необходими за охлаждане на водата, която охлажда парата, работеща в системата котел-турбина.
Цялата работа на топлоелектрическата централа се контролира от Главния контролен панел.
Тук винаги има дежурен.
Всички събития се регистрират.
Не ме храни с хляб, дай да снимам бутоните и датчиците...
Това е почти всичко. Накрая останаха малко снимки от гарата.
Това е стара тръба, която вече не работи. Най-вероятно скоро ще бъде съборен.
В предприятието има голямо вълнение.
Тук се гордеят със служителите си.
И техните постижения.
Изглежда не е било напразно...
Остава да добавим, че както в шегата - „Не знам кои са тези блогъри, но техният екскурзовод е директорът на клона в Марий Ел и Чувашия на TGC-5 OJSC, IES holding - Dobrov S.V.“
Заедно с директора на гарата С.Д. Столяров.
Без преувеличение, те са истински професионалисти в своята област.
И разбира се, много благодаря на Ирина Романова, представляваща пресслужбата на компанията, за перфектно организираната обиколка.
Лопатките на работното колело на тази парна турбина са ясно видими.
Топлоелектрическата централа (CHP) използва енергията, освободена от изгарянето на изкопаеми горива - въглища, петрол и природен газ - за преобразуване на водата в пара под високо налягане. Тази пара, имаща налягане от около 240 килограма на квадратен сантиметър и температура от 524°C (1000°F), задвижва турбината. Турбината върти гигантски магнит вътре в генератор, който произвежда електричество.
Съвременните топлоелектрически централи преобразуват около 40% от топлината, отделена при изгарянето на горивото, в електричество, останалата част се изхвърля в околната среда. В Европа много топлоелектрически централи използват отпадна топлина за отопление на близки домове и предприятия. Комбинираното производство на топлинна и електрическа енергия увеличава енергийната мощност на електроцентралата с до 80 процента.
Парна турбина с електрогенератор
Типичната парна турбина съдържа две групи лопатки. Парата под високо налягане, идваща директно от котела, навлиза в пътя на потока на турбината и завърта работните колела с първата група лопатки. След това парата се нагрява в прегревателя и отново навлиза в пътя на потока на турбината, за да върти работни колела с втора група лопатки, които работят при по-ниско налягане на парата.
Изглед в разрез
Типичен генератор на топлоелектрическа централа (CHP) се задвижва директно от парна турбина, която се върти с 3000 оборота в минута. При генератори от този тип магнитът, наричан още ротор, се върти, но намотките (статорът) са неподвижни. Охладителната система предпазва генератора от прегряване.
Генериране на електроенергия с помощта на пара
В топлоелектрическа централа горивото гори в котел, произвеждайки пламък с висока температура. Водата преминава през тръбите през пламъка, нагрява се и се превръща в пара под високо налягане. Парата завърта турбина, произвеждаща механична енергия, която генераторът преобразува в електричество. След като напусне турбината, парата постъпва в кондензатора, където измива тръбите със студена течаща вода и в резултат отново се превръща в течност.
Котел на нафта, въглища или газ
Вътре в котела
Котелът е пълен със сложно извити тръби, през които преминава нагрята вода. Сложната конфигурация на тръбите ви позволява значително да увеличите количеството топлина, предадена на водата и в резултат на това да произвеждате много повече пара.