3.2.1. Тепловые электростанции

Тепловые электростанции подразделяются на кон­денсационные и теплофикационные. По роду первичного двигателя, вращающего электрический генератор, тепловые электростанции бывают паро- и газотурбинными. Основными агрегатами паротурбинных электростанций яв­ляются котельные установки и турбогенераторы, состоящие из паровых турбин и электрических генераторов, а газотурбинных элек­тростанций—газовая турбина и электрический генератор. Газо­турбинные электростанции потребляют мало воды и очень выгод­ны на нефтепромыслах, где в качестве топлива обычно используют дешевый попутный газ. Эти электростанции имеют повышен­ную маневренность, так как позволяют быстро включать их в работу и набирать нагрузку. Поэтому газотурбинные электростанции часто используют для подключения к общей энергосистеме с целью покрытия «пиковой» части графика нагрузки.

Тепловые электростанции строят преимущественно с крупными турбогенераторами мощностью 300 тыс. кВт, с давлением D = 240 кгс/см ² и Т 565°С. Введены в опытную эксплуатацию агрегаты мощностью 500 и 800 тыс. кВт. Ведутся работы по изготовлению турбогенераторов мощностью 1200 тыс. кВт.

3.2.1.1. Конденсационные электростанции

Конденсационные электростанции (КЭС) предназначены для снабжения потребителей только электрической энергией. Техноло­гическая схема производства электрической энергии на такой электростанции представлена на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Принципиальная схема пылеугольной электростанции: 1 – линия электропередачи; 2 – повышающий трансформатор; 3 – генератор; 4 – паровая турбина; 5 – деаэратор; 6 – котельная; 7 – водяной экономайзер; 8 – воздухоподогреватель; 9 – дро­бильная пылеугольная установка; 10 – угольный склад; 11 – дутьевой вентилятор; 12 – беговая насосная станция; 13 – водоочиститель; 14 – насосы охлаждающей воды; 15 – подогреватели вновь поступающей воды высокого давления; 16 – подающий насос; 17 – конденсационные насосы; 18 – конденсатор; 19 – эжектор; 20 – дымосос; 21 – конденсационный насос водоподогревателя; 22 – водоподогреватель теплофикационной сети; 23 – питательный насос водоподогревателя; Т – топливо; В – воздух, вдуваемый в топку котла

Принцип работы пылеугольной электростанции заключается в следующем: перегретый до установлен­ной температуры пар (ПП) из котла поступает по паропроводам в турбину, заставляя вращаться как ее, так и электрический генератор, расположенный с нею на одном валу. Из последней ступени турбины отработанный пар (ПО) при низком давлении и пониженной температуре поступает в конденсатор.

В конденсаторе он охлаждается циркуляционной водой (ЦВ), прогоняемой с большой скоростью через трубки конденсатора циркуляционным насосом. За счет этого в конденсаторе создается давление ниже атмосферного. Это улучшает работу турбины, так как мощность ее пропорциональна разности давлений пара на входе в первую ступень и выходе из последней ступени. Воздух из конденсатора отсасывается эжектором. Затем конденсат (К) (сконденсированный в воду отработанный пар) подается конденсационном насосом в деаэратор (питающий бак) и далее подающим насосом через водоподогреватель и экономайзер в котел. В водоподогревателе конденсат нагревается паром (ПО), отработанным в промежуточной ступени турбины, и в водяном экономайзере — отработанным газом (Г) из топки котла. Таким образом, перегретый пар (ПП), отработанный (ПО), конденсат (К) и питательная вода (ПВ) обращаются по циркуляционио-замкнутому контуру: котел — турбина — конденсатор — деаэратор — водоподогреватель — водяной экономайзер — котел. Это благоприятствует резкому снижению отложения – накипи в котле и трубах, которая обычно образуется вследствие выпадения солей при нагреве сырой воды до определенной темпе­ратуры. Для восполнения некоторого количества воды, израсходо­ванной на собственные нужды и случайные потери, в деаэратор добавляется сырая вода (СВ), которая предварительно очищается в химическом водоочистителе. Наличие в воде растворимых газов, особенно кислорода, может вызвать интенсивную коррозию нагре­того металла. Для предотвращения этого в деаэраторе вновь по­ступающая вода нагревается до такой температуры, при которой она почти полностью освобождается от газов.

3.2.1.2. Теплофикационные электростанции

Теплофикационные электростанции (ТЭЦ) снабжают потреби­телей не только электрической энергией, но и тепловой (водяным паром и горячей водой). Эта электростанция отличается от конденсационной тем, что на ней осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии. Поэтому на теплоэлектроцентралях устанавливается дополнительное оборудование для производства тепловой энергии (см. рис. 3.3, штриховые линии). Часть отработанного пара ПО из промежуточной ступени турбины используют в водоподогревателе для нагрева охлажден­ной воды ОВ и теплофикационной сети. Конденсат пара КП из водоподогревателя теплофикационной сети откачивается конден­сационным насосом в деаэратор. Далее горячая вода ГВ из водоподогревателя поступает по­требителю. Все тепло, содержащееся в паре и горячей воде и по­ступающее с электростанции потребителю на производственные нужды и в теплофикационную сеть, является полезно отпущенным, в результате улучшается полный коэффициент полезного действия (кпд) теплоэлектроцентрали. Обычно такие электростанции сооружают либо на окраинах крупных городов или промышлен­ных населенных пунктов, либо выносят за черту их, так как радиусы действия современных тепловых сетей достигают 12, 15 и 35 км. К тепловым магистралям предъявляют высокие требования по надежности их работы в силу того, что они обеспечивают теплом жилые районы с населением до 0,5 млн. чел.