5.4. Теплоэлектроцентрали

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) представляют собой тепловые электростанции, вырабатывающие два вида продукции – электрическую и тепловую энергию.

Современные ТЭЦ сооружаются по блочной схеме, где аналогично КЭС, энергоблок, как показано на рис.5.5, включает паровой котел, турбину и генератор.

Турбины ТЭЦ конструируются на базе конденсационных турбин с врезкой в тело турбин специальных паровых отборов, обеспечивающих либо непосредственную поставку потребителям пара с различными параметрами для производственных технологических нужд либо направление пара в водоподогреватели для последующей поставки горячей воды в системы отопления и горячего водоснабжения.

На ТЭЦ устанавливаются турбины трех основных типов:

1. Турбины типа «Т» с теплофикационным паровым отбором с давлением пара 0,3 -2.5 ата , используемым для подготовки горячей воды для целей отопления и горячего водоснабжения.

Рис. 5.5. Схема теплоэлектростанции.

2. Турбины типа «ПТ» с двумя тепловыми отборами - теплофикационным и паровым производственным с давлением пара 7 – 15 ата для технологических

нужд.

3. Турбины типа «Р» - противодавленческие с упрощенной конструкцией без конденсатора, имеющие только производственный паровой отбор с давлением пара 10 – 30 ата.

Турбины типа «Т» и «ПТ» вырабатывают электрическую и тепловую энергию в комбинированном теплофикационном режиме. После достижения номинальной тепловой нагрузки указанные турбины могут дополнительно вырабатывать электроэнергию в конденсационном режиме. Величина дополнительной электрической мощности ТЭЦ в конденсационном режиме

( «конденсационные хвосты» ) может составлять 10-15% от располагаемой электрической мощности турбин.

У турбин типа «Р» электрическая мощность непосредственно зависит от величины тепловой нагрузки. Указанный тип турбин применяется на ТЭЦ промышленных предприятий с высоким годовым числом часов использования максимума тепловой нагрузки предприятия, как правило, более 7000 час, что характерно для предприятий цветной металлургии, целлюлозно-бумажной и химической промышленности. Упрощение конструкции турбин типа «Р» позволяет снизить их стоимость по сравнению с турбинами типа «Т» и «ПТ» аналогичной мощности при сохранении эффекта повышения к.п.д. теплового цикла при совместной выработке электрической и тепловой энергии.

Как отмечалось выше, турбины ТЭЦ изготавливаются на базе конденсационных турбин и работают на паре с параметрами, аналогичными турбинам КЭС. Номенклатура турбин ТЭЦ значительно шире, чем у турбин КЭС, поскольку состав и единичная мощность турбин ТЭЦ проектируются и выбираются в соответствии с величинами и видами тепловых нагрузок потребителей в локальных узлах теплоснабжения, в качестве которых выступают предприятия и организации и населенные пункты. Ниже в таблицах представлены характеристики массово используемых турбин ТЭЦ [36].

Необходимо отметить, что поскольку суточные графики потребления тепла, прежде всего на коммунальные нужды, является неравномерными, на ТЭЦ наряду с турбинами, обеспечивающими комбинированную выработку

Таблица 5.3

Энергетические характеристики турбин ТЭЦ

электрической и тепловой энергии, для покрытия пиковых тепловых нагрузок устанавливаются, как показано на рис. 5.6., пиковые паровые и водогрейные котлы. Такое решение связано с существенным снижением эффекта экономии топлива при комбинированной выработке турбинами электрической и тепловой энергии в пиковой части графиков нагрузки.

Соответственно, установка относительно недорогих котлов для выработки только тепловой энергии существенно снижает стоимость ТЭЦ. Очевидно, что выбор состава и мощности турбин и котлов на ТЭЦ осуществляется индивидуально в соответствии с характером и величинами тепловых нагрузок у каждого конкретного потребителя либо группы потребителей в зоне действия ТЭЦ.

Отношение тепловой мощности турбин ТЭЦ к общей тепловой мощности с учетом установленных котлов характеризуется коэффициентом теплофикации, который обычно находится в диапазоне 0,5 – 0,6, что предполагает снижение электрической мощности турбин при работе по тепловому графику в ночные часы максимальных рабочих суток.

Q

Гкал/ч

Зона котлов

Зона турбин

0 8 16 24

Рис 5.6. Покрытие суточного графика тепловой нагрузки

ТЭЦ, работающие на газе, аналогично КЭС могут реконструироваться либо вновь сооружаться по схеме ПГУ с установкой на ТЭЦ газовых турбин и котлов утилизаторов.

Удельные капиталовложения на 1 кВт мощности по вновь вводимым ТЭЦ превышают аналогичные капиталовложения на 1 кВт мощности КЭС на 20-30% с учетом меньшей единичной мощности турбин и более сложной технологической схемы электростанции.

Удельные годовые постоянные издержки на 1 кВт мощности ТЭЦ, как и для КЭС, составляют порядка 9-10% от удельных капиталовложений.