Лекция 4 Классификация тэс. Защита окружающей среды. Типы тепловых электростанций

Для привода электрических генераторов на ТЭС применяют, как правило, паровые турбины мощностью до 1200 МВт и (ограниченно) газовые турбины мощностью до 100-150 МВт.

Паротурбинные электростанции, выраба­тывающие один вид энергии - электриче­скую, оснащают турбинами конденсационного типа и называют конденсационными электро­станциями (КЭС). Эти станции называют сокращенно ГРЭС (государственные район­ные электрические станции). Атомные конден­сационные электрические станции называют сокращенно АЭС.

На АЭС устанавливают паровые турбо­агрегаты мощностью до 1000 МВт.

На электростанциях, вырабатывающих и отпускающих два вида энергии электриче­скую и тепловую, устанавливают паровые турбины с конденсацией и регулируемыми отборами пара, частично - турбины с проти­водавлением. Такие тепловые электростанции называют теплоэлектроцентралями: на орга­ническом топливе - ТЭЦ, на ядерном топли­ве - АТЭЦ.

На ТЭЦ и АТЭЦ осуществляют комбини­рованное производство и отпуск двух видов энергии - электрической и тепловой. Центра­лизованное теплоснабжение потребителей с использованием отработавшей теплоты турбин и выработкой электроэнергии на базе теплового потребления называют теплофика­цией. Турбины соответствующего типа назы­вают теплофикационными.

Мощность ТЭЦ составляет свыше 36 % мощности тепловых электростанций страны. Более 60% электроэнергии на ТЭЦ выраба­тывается на базе теплового потребления. Благодаря использованию отработавшей теп­лоты ТЭЦ обеспечивают большую экономию топлива, расходуемого на производство электроэнергии в стране.

По времени возникновения теплофикации и теплоэлектроцентралей (1924 г.) и масшта­бам их развития СССР являлся первой стра­ной в мире.

Рис. 1. Технологическая структура электростанции:

а- блочная; б- дубль-блок; в - секционная; г - централизованная; ПК - паровой котел; Т — турбина- ПП- промежуточный пароперегреватель; ЭТ - электрический трансформатор; ПМ - паровая магистраль]пар; - --- электроэнергия

Современные тепловые электрические станции имеют преимущественно блочную структуру. ТЭС с блочной структурой состав­ляется из отдельных энергоблоков. В состав каждого энергоблока входят основные агре­гаты - турбинный и котельный и связанное с ними непосредственно вспомогательное обо­рудование. Турбина вместе с котлом, питаю­щим ее паром, образует моноблок (рис. 1,а).

Переход к блочной структуре ТЭС обус­ловлен в основном применением промежуточ­ного перегрева пара и необходимостью упро­щения схемы главных паропроводов и трубо­проводов питательной воды, а также требо­ваниями обеспечения четкой системы автома­тизации и регулирования основных агрегатов и их вспомогательного оборудования.

Главные трубопроводы энергоблоков не имеют соединения между собой. Общими для энергоблоков ТЭС являются лишь вспо­могательные линии, служащие для пусковых операций, подвода добавочной воды и дру­гих целей. Выполнение крупнейших энерго­установок ТЭС в виде моноблоков с однокорпусными паровыми котлами свидетельствует о крупном техническом прогрессе отечествен­ного котлостроения.

Все современные КЭС и ТЭЦ с промежу­точным перегревом пара, а также АЭС и АТЭЦ - блочного типа, а ТЭЦ без промежуточного перегрева пара выполняют блочными или неблочного типа с объединением глав­ных трубопроводов в общую систему (рис. 1,б, г).

Энергоблоки АЭС имеют по два (перво­начально даже по три) турбоагрегата на один ядерный реактор; в настоящее время их вы­полняют преимущественно в виде моноблоков с одним турбоагрегатом на реактор.

На КЭС установлены моноблоки 150 и 200 МВт с параметрами пара перед турбиной 13 МПа, 540/540 °С; 300, 500 и 800 МВт с параметрами пара 24 МПа, 540/540 °С.

Наиболее мощный в мире одновальный турбоагрегат 1200 МВт с параметрами пара 24 МПа, 540/540 °С установлен на Костромской ГРЭС.

Канско-Ачинский топливно-энергетический комплекс (КАТЭК) по плану должен состоять из восьми конденсационных электростанций по 6400 МВт с 8 энергоблоками по 800 МВт на каждой КЭС. В Экибастузский комплекс войдут пять КЭС мощностью по 4000 МВт, с восемью энергоблоками по 500 МВт на каждой КЭС.

На ТЭЦ работают пре­имущественно турбины мощностью по 100, 135 и 175 МВт на паре с параметрами 13 МПа, 555 °С, без промежуточного перегре­ва пара, а в наиболее крупных городах -по 250 МВт, на паре со сверхкритическими параметрами и промежуточным перегревом пара с параметрами 24 МПа, 540/540 °С.

На АЭС применяют ядерные реакторы на тепловых нейтронах типов ВВЭР и РБМК на насыщенном водяном паре с начальным давлением 6,0-6,5 МПа. Ведутся работы по освоению реакторов на быстрых нейтронах (БН-600 и др.).

По использованию мощности и участию в покрытии графика электрической нагрузки можно разделить электростанции на следую­щие типы:

Тип электростанции	Годовое число часов исполь­зования установленной мощности
Базовые	Более 5000
Полупиковые	3000-4000
Пиковые	Менее 1500

К базовым электростанциям относятся в первую очередь АЭС, наиболее современ­ные и мощные КЭС, в значительной мере ТЭЦ, а также ГЭС без регулирования стока воды.

Для покрытия максимума (пика) нагруз­ки целесообразно использовать газотурбин­ные установки достаточной единичной мощ­ности. Ведутся работы по созданию воздуш­ных аккумулирующих установок, нагнетаю­щих воздух под давлением примерно до 6 МПа в подземные емкости в ночные ча­сы, а днем, в часы пик, использующих этот воздух для выработки электроэнергии в воз­душных или газовых турбинах. Для снятия пиков нагрузки широко применяют гидро­электростанции (ГЭС) с регулируемым сто­ком воды. Сооружают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС), закачиваю­щие воду в верхние водохранилища и исполь­зующие ее энергию днем, в часы пиков нагрузки.

В полупиковой области электрической нагрузки могут работать энергоблоки до 300 МВт. Работа АЭС в этой области встречает значительные трудности.

Для работы в полупиковой области нагру­зок создают полупиковые энергоблоки, в частности мощностью до 500 МВт с пара­метрами пара 13 МПа, 510/510 °С. Ведутся работы по использованию КЭС с энергоблоками 500 и 800 МВт в таком режиме. В полу­пиковой области возможна работа энерго­блоков 150 и 200 МВт; в этой и пиковой об­ластях широко используют электростанции с агрегатами меньшей мощности (100 МВт и менее). Для повышения эффективности дей­ствующих электростанций конденсационные турбины мощностью 100 М.Вт и менее, а так­же 150 и 200 МВт переводят на работу с ухудшенным вакуумом для работы в каче­стве теплофикационных.

Современное мощное и экономичное обо­рудование используют первоначально в базо­вом режиме. С течением времени оно вытес­няется из области базовой нагрузки более новым и совершенным оборудованием после­довательно в полупиковую и даже пиковую области нагрузок. Наиболее изношенное неэкономичное оборудование подлежит де­монтажу.