1.2. Технологический процесс преобразования химической энергии топлива в электроэнергию на тэс

Любая конденсационная паротурбинная электростанция включает в себя четыре обязательных элемента ( рис. 1.8):

Рис. 1.8. Тепловая схема простейшей конденсационной электростанции:

ПГ – парогенератор; ПЕ – пароперегреватель; Т – турбина; К – конденсатор;

Г – электрический генератор; ПН – питательный насос

– энергетический котел (парогенератор), или просто котел, в который подводится питательная вода под большим давлением, топливо и атмосферный воздух для горения. В топке котла идет процесс горения – химическая энергия топлива превращается в тепловую и лучистую энергию. Питательная вода протекает по трубной системе, располо-женной внутри котла. Сгорающее топливо является мощным источником теплоты, которая передается питательной воде. Последняя нагревается до температуры кипения и испаряется. Получаемый пар в этом же котле пере-гревается сверх температуры кипения. Этот пар с температурой 540–565 ^оС и давлением 13 или 24 МПа по одному или нескольким трубопроводам подается в паровую турбину;

– турбоагрегат, состоящий из паровой турбины, электрогенера-тора и возбудителя. Паровая турбина, в которой пар расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного), преобразует потенциальную энергию сжатого и нагретого до высокой температуры пара в кинетическую и механическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит электрогенератор, преобразующий механическую энергию вращения ротора генератора в электрический ток. Электрогенератор состоит из статора, в электрических обмотках которого генерируется ток, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит, питание которого осуществляется от возбудителя (рис. 1.9);

Рис. 1.9. Турбогенератор ТФ-110-2У3 (Южно-Кузбасская ГРЭС)

– конденсатор служит для конденсации пара, поступающего из турбины, и создания глубокого разрежения. Это позволяет очень существенно сократить затрату энергии на последующее сжатие образовавшейся воды и одновременно увеличить работоспособность пара, т.е. получить большую мощность от пара, выработанного котлом;

– питательный насос для подачи питательной воды в котел и создания высокого давления перед турбиной.

Таким образом, в паротурбинной установке (ПТУ) над рабочим телом совершается непрерывный цикл преобразования химической энергии сжигаемого топлива в электрическую энергию.

Кроме перечисленных элементов, реальная ПТУ дополнительно содержит большое число насосов, теплообменников и других аппаратов, необходимых для повышения ее эффективности.

1.3. Знакомство с основным оборудованием тэс

1.3.1. Паровая турбина

Паровая турбина самая значимая и самая дорогая часть ТЭС. Неотъемлемой частью конденсационной турбины является конденсатор.

Общий вид турбины ЛМЗ (Ленинградский металлический завод) мощностью 800 МВт, установленной в машинном зале Углегорской ГРЭС (Украина), показан на рис. 1.10. На переднем плане виден возбудитель, за ним – электрогенератор, а на заднем плане паровая турбина, закрытая металлическим кожухом. Кожух необходим, прежде всего, для обеспечения постоянного температурного режима изоляции турбины, исключающего ее коробление под действием сквозняков в машинном зале. Кроме того, кожух экранирует машинный зал от шума и обеспечивает необходимый дизайн. Кожух имеет двери, через которые обслуживающий персонал имеет доступ внутрь для периодического осмотра и обслуживания турбины.

Общий вид турбины, расположенной в машинном зале ТЭЦ показан на рис. 1.11. Здесь видно, что турбины располагаются поперек машзала.

На рис. 1.12 показана трехцилиндровая турбина на сборочном стенде без кожуха (каждая турбина в обязательном порядке после изготовления проходит контрольную сборку и опробование на холостых оборотах, разбирается, консервируется, упаковывается и отправляется для монтажа на ТЭС). Турбина выполняется многоцилиндровой (в данном случае трехцилиндровой).

Рис. 1.10. Общий вид турбины мощностью 800 МВт, установленной в машзале ТЭС

Рис.1.11. Общий вид турбогенератора, расположенного в машзале ТЭЦ

На переднем плане виден ЦВД 4, в который по паропроводам 3 подводится пар высокого давления из котла. Пройдя ЦВД, пар возвращается в котел для промежуточного перегрева. Это позволяет уменьшить влажность пара в конце процесса расширения в турбине и уменьшить эрозию рабочих лопаток каплями влаги; одновременно промежуточный перегрев позволяет на несколько процентов уменьшить удельный расход топлива.

После промежуточного перегрева пар по четырем паропроводам 6 (на рис. 1.12 видны только два паропровода, подводящие пар в верхнюю половину цилиндра) поступает в ЦСД 3. Пройдя ЦСД, пар с помощью двух выходных труб подается в две длинные ресиверные трубы 7, из которых пар направляется в ЦНД 9. Под ЦНД расположены конденсаторы, принимающие этот пар.

Рис. 1.12. Трехцилиндровая турбина на сборочном стенде турбинного завода:

1 – передний подшипник; 2 – регулирующий клапан; 3 – подводящий паропровод свежего пара; 4 – ЦВД; 5 – регулирующий клапан ЦСД; 6 – паропровод, подводящий пар из промежуточного пароперегревателя; 7 – ресиверные трубы ЦНД;

8 – предохранительные клапаны ЦНД; 9 – ЦНД; 10 – ЦСД

На рис. 1.13 показан двухпоточный ротор ЦНД в процессе обработки на токарном станке. Первые ступени имеют ленточные бандажи, а последние ступени – две проволочные связи. На рис. 1.14 показан ротор ЦВД.

Рис. 1.13. Ротор двухпоточного цилиндра низкого давления (ЦНД) мощной турбины

Рис. 1.14. Ротор высокого давления (РВД)

Рис. 1.15. Установка ротора низкого давления (ЦНД)

Рис. 1.16. Установка диафрагм низкого давления (НД)

Рис. 1.17. Установка внутреннего корпуса низкого давления (НД)