46

Часть 1. Тепловые электростанции

Согласно общепринятому определению, тепловые электростанции (ТЭС) – это электростанции, вырабатывающие электроэнергию посредством преобразования химической энергии сгорающего топлива в механическую энергию вращения ротора электрогенератора. А затем в магнитном поле статора электрогенератора эта энергия преобразуется в электрическую энергию. Первые ТЭС появились еще в конце XIX века в Нью-Йорке (1882 год), а в 1883 году первая тепловая электростанция была построена в России (С.Петербург). С момента своего появление, именно ТЭС получили наибольшее распространение, учитывая все увеличивающуюся энергетическую потребность наступившего техногенного века. Вплоть до середины 70-х годов прошлого века именно эксплуатация ТЭС являлась доминирующим способом получения электроэнергии. Среди получаемой во всем мире электроэнергии ТЭС вырабатывают 73-75%.

1.1.Общая схема и общие характеристики тэс

1. Главные особенности тэс

Процесс выработки электроэнергии на ТЭС в самом общем виде можно разбить на ряд последовательных этапов. Вначале топливо сжигается в специальной камере сгорания (паровом котле). При этом выделяется большое количество тепла, которое превращает воду, циркулирующую по специальным системам труб расположенным внутри котла, в пар. Этот пар высокого давления направляется в паровую турбину. Там он вращает ротор турбины, которая передает энергию вращения на вал электрогенератора, который и вырабатывает электрический ток.

Система пар/вода замкнута. Пар после прохождения через турбину конденсируется в конденсаторе, т.е. вновь превращается в воду. Эта вода дополнительно проходит через систему подогревателей и вновь попадает в паровой котел. По такой схеме работают все ТЭС.

2. Классификация тэс

Все ТЭС в зависимости от назначения можно разделить на несколько классов. К 1-му классу можно отнести ТЭС двух типов, отличающиеся по виду отпускаемой энергии.

Первый тип - это ТЭС, отпускающие потребителю только электрическую энергию. Они оснащаются турбинами конденсационного типа и поэтому часто называются КЭС. К ТЭС этого типа относят и Государственные районные электростанции (ГРЭС). Они крупные и имеют КПД=35-40%.

Второй тип - это ТЭС, отпускающие потребителю вместе и электрическую, и тепловую энергию. Их называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). На них энергия топлива используется более полно. Поэтому у них КПД выше, чем на КЭС, и составляет 60-70%. ТЭЦ бывают двух типов: промышленные и отопительные. Промышленные ТЭЦ работают исключительно для удовлетворения потребности в тепловой энергии какого-либо предприятия. Отопительные ТЭЦ предназначены для отопления жилых районов, городов. Зимой они работают по графику, а летом переходят на конденсатный режим.

Ко 2-му классу можно отнести ТЭС тоже двух типов, отличающиеся по технологической структуре:

Первый тип - это ТЭС с блочной структурой основного оборудования. Используется несколько блоков. Принципиальная схема не зависит от блоков. Количество парогенераторов равно количеству турбин. Эта структура появилась 30-40 лет назад. Причины: переход на промежуточный перегрев пара для увеличения КПД установки; необходимость упрощения схем паропроводов; требование надежной автоматизации и регулирования основных агрегатов и вспомогательного оборудования;

Второй тип - это ТЭС неблочной структуры, с поперечными связями и общим паровым трансфером. На таких ТЭС количество парогенераторов не равно количеству турбин.

К 3-му классу можно отнести ТЭС тоже четырёх типов, отличающиеся по типу теплового двигателя:

- ТЭС с паротурбинными установками (КПД до 40%);

- ТЭС с газотурбинными установками (КПД=30-33%).

- ТЭС с парогазовыми установками (КПД=50-55%).

- ТЭС с двигателями внутреннего сгорания.

К 4-му классу можно отнести ТЭС трёх типов, отличающиеся по виду используемого топлива:

- угольные ТЭС;

- газовые ТЭС (больше всего);

- мазутные ТЭС.

К 5-му классу можно отнести ТЭС всего двух типов, отличающиеся по типу парогенератора:

- ТЭС с прямоточным парогенератором;

- ТЭС с барабанным парогенератором.

К 4-му классу можно отнести ТЭС четырёх типов, отличающиеся по величине начальных параметров пара:

- ТЭС со сверхкритическими параметрами пара (Р>22 МПа);

- ТЭС с высокими параметрами пара (Р>16 МПа);

- ТЭС со средними параметрами пара (Р>4 МПа);

- ТЭС с низкими параметрами пара (Р<4 МПа).

К 5-му классу можно отнести ТЭС трёх типов, отличающиеся по мощности.

- ТЭС большой мощности (N_уст>1000 МВт);

- ТЭС средней мощности (>1000 МВт N_уст>160 МВт);

- ТЭС малой мощности (N_уст<160 МВт).

К 6-му классу можно отнести ТЭС трёх типов, отличающиеся по типу часов использования установленного оборудования:

- базовые ТЭС (Т_уст>5000 час/год);

- полупиковые ТЭС (Т_уст от 5000 до 1500-2000 час/год);

- пиковые ТЭС (Т_уст <1500-2000).

К 7-му классу можно отнести ТЭС двух типов, отличающиеся по способу водоснабжения:

- ТЭС прямоточным водоснабжением;

- ТЭС с обратным водоснабжением.