Топливно-энергетический комплекс России

Межотраслевой топливно-энергетический комплекс (ТЭК)- это система добычи и производства топлива и энергии, их транс­портировки, распределения и использования. Комплекс производит около 25% промышленной продукции России, явля­ется важнейшим источником формирования бюджета страны, обеспечивает примерно половину валютных поступлений от экс­порта продукции. В ТЭК входят отрасли топливной промышленности (нефтяная, газовая, угольная, сланцевая, торфяная) и электроэнергетика. Все отрасли комплекса взаимосвязаны. Для учета общего объе­ма добычи топлива и производства энергии, пропорций между ними, их распределения между потребителями составляется топ­ливно-энергетический баланс. Он показывает соотношение добы­чи разных видов топлива и выработанной энергии (приход) и их использование в хозяйстве (расход). Для расчета баланса различ­ные виды топлива и энергии пересчитывают в условное топливо. За единицу условного топлива принимают 1 кг каменного угля, дающего при сгорании 7000 ккал. Другие виды топлива пересчитываются в условное топливо по коэффициентам, исходя из их теплотворной способности (то есть количества энергии, выделяю­щейся при сгорании 1 кг топлива).

Типы электростанций

В зависимости от источника энергии (в частности, вида топлива): Атомные электростанции (АЭС); Электростанции, работающие на органическом топливе (тепловые электростанции (ТЭС) в узком смысле) (газовые электростанции, электростанции на природном газе, электростанции на рудничном, болотном газах, биогазе, газе); Жидкотопливные электростанции; Твердотопливные электростанции (угольные, торфяные); Гидроэлектрические станции (ГЭС);  Ветроэлектростанции (ВЭС); Солнечные электростанции (СЭС). В зависимости от типа силовой установки: Электростанции с тепловой установкой (тепловые электростанции (ТЭС) в широком смысле) (котлотурбинные, газотурбинные, мини ТЭЦ, дизельные, бензиновые, комбинированного цикла)

Классификация тепловых электрических станций

Электрической станцией называется комплекс оборудования и устройств, предназначенных для преобразования энергии природного источника в электрическую энергию и тепло. Электрические станции классифицируют по следующим признакам: 1. По виду используемой природной энергии: а) гидроэлектростанции (ГЭС) – электрическая энергия вырабатывается за счет механической энергии воды рек; б) тепловые электрические станции (ТЭС), использующие органическое топливо; в) атомные электростанции (АЭС), использующие атомную энергию. 2. По виду отпускаемой энергии: а) конденсационные тепловые электрические станции (КЭС), отпускающие только электрическую энергию; б) ТЭЦ – тепловые электростанции, отпускающие электрическую и тепловую энергию. Тепловая энергия отпускается в виде отработавшего пара или газа теплового двигателя. 3. По виду теплового двигателя: а) электростанции с паровыми турбинами – паротурбинные ТЭС (основной вид ТЭС); б) электростанции с газовыми турбинами – газотурбинные ТЭС; в) электростанции с парогазовыми установками – парогазовые ТЭС; г) электростанции с двигателями внутреннего сгорания – ДЭС. 4. По назначению: а) районные электростанции общего пользования: конденсационные электростанции – ГРЭС: теплоэлектроцентрали – ТЭЦ; коммунальные электростанции; б) промышленные электростанции, входящие в состав производственных предприятий. Паротурбинные электростанции разделяют по следующим признакам (условно, так как параметры пара и мощности агрегатов и ТЭС возрастают): 1) по мощности агрегатов, 2) по давлению свежего пара низкого давления, 3) по схеме соединений парогенераторов и турбоагрегатов ТЭС: а) блочные электростанции; б) не блочные; в) по типу компоновки оборудования и здания: ТЭС закрытого, открытого и полуоткрытого типов. Тепловые электростанции обычно работают совместно с другими электростанциями. Энерго­системой называют совокупность электростанций и подстанций, соединенных между собой линия­ми электропередачи и имеющих общее централизованное управление. В РФ создана единая энергетическая система (ЕЭС), включающая объединенные энергосистемы Центра, Юга, Волги, Северо-Запада, Кавказа, Урала и Сибири.

Простейшая тепловая схема тэс и её термодинамический цикл

Принципиальная тепловая схема станции разрабатывается в соответствии с термодинамическими циклами энергетических установок и служит для выбора и оптимизации основных параметров и расходов рабочих тел устанавливаемого оборудования. Примером сложной технической системы, которой является современная тепловая электростанция, может служить хотя бы перечень основного оборудования только одного блока: генератор рабочего тела (паровой котел или ядерный реактор с парогенератором); паровая турбина; конденсационное устройство; система регенеративного подогрева питательной воды; система вторичного охлаждения; бойлерные установки, предназначенные для отпуска теплоты потребителям; система топливо приготовления; питательные, сетевые, циркуляционные и конденсатные насосы; дымососы; воздуходувные машины и пр. На одной ТЭС размещается, как правило, 4-6 таких блоков. На принципиальной тепловой схеме показываются только основные элементы, без дублирующих и резервных агрегатов. На рис. 1 приведена принципиальная тепловая схема паротурбинного энергетического блока на органическом топливе. 1 – котел; 2, 3 – цилиндры высокого и низкого давления турбины; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – регенеративный подогреватель низкого давления; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – регенеративный подогреватель высокого давления. Пар с высокими параметрами (острый или свежий) поступает из котла в паровую турбину среднего и низкого давления. После ЦВД в схемах с промежуточным перегревом пара пар поступает в котел, где перегревается до номинальной температуры при давлении 40 атм, после чего постпает в ЦСД – это позволяет сработать дополнительный теплоперепад в турбине и повысить степень сухости пара в последних ступенях турбины. На одном валу располагается электрический генератор в котором механическая энергия вращения вала турбины преобразуется в электрическую энергию. Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор в котором в трубках бежит охлаждающая цирк. вода подаваемая циркуляционными насосами, а в межтрубном пространстве пар. После конденсатора КН подается в систему регенерации турбины, где нагревается паром из отборов турбины. В систему регенерации турбины входят: ПНД, деаэратор, ПВД. Подогреватели могут быть поверхностного и смешивающего типа, отличие между которыми всмешивающих отсутствует разделение пар и воздух. Слив конденсата г реющего пара может производиться либо каскадно – из подогревателя с более высоким давлением в подогреватель с более низким давлением, либо в линию конденсата при помощи дренажного насоса. Деаэратор – во-первых подогреватель смешивающего типа, во-вторых происходит удаление каррозионно-опасных газов, в-третьих бак аккумулятор деаэратора обеспечивающий запас питательной воды в аварийных случаях. Питательная вода подается через ПВД в котел питательным насосом. Основными т ермодинамическими циклами является цикл Карно и цикл Ренкина.

К лассический цикл Карно: 4÷1 – испарение воды, образование пара, 1÷2 – адиабатное расширение пара в турбине, 2÷3 – частичная конденсация пара в конденсаторе, 3÷4 – адиабатное сжатие в компрессоре. Цикл Карно в чистом виде сейчас не применяется т.к. работа сжатия влажного пара во много раз превышает работу сжатия воды. Поэтому в действительно применяют цикл Ренкина:

1÷2 – адиабатное расширение пара на турбине, 2÷3 – полная конденсация пара, 3÷4 – сжатие конденсата в насосе, 4÷5 – нагрев воды в котле до температуры насыщения, 5÷1 – испарение воды в котле, образование пара.