6
2. КОНДЕНСАЦИОННЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
Схема электрических соединений любой электростанции находится в прямой зависимости от ее технологической схемы, поэтому вполне логично начать именно с нее. Принципиальную тепловую схему КЭС см. на рисунке 2.1.
T
ПК |
3 |
ПН
К ЦН
Др
КН
ХВО
Г
а к е р
Рисунок 2.1 ПКпаровой котел, Т- турбина, Г- генератор, К- конденсатор, КНконденсатный
насос, Дрдеаэратор, ПНпитательный насос, ЦНциркуляционный насос, ХВО
–химводоочистка.
Вкотел с помощью питательного насоса (ПН) подводится химически очищенная подогретая вода, подается топливо и воздух для горения. В процессе сгорания в топке котла химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию, которая передается питательной воде, последняя нагревается до температуры кипения и испаряется.
Полученный пар с температурой 540 - 560 градусов и давлением 13-24 МПа по трубопроводу подается в паровую турбину, в которой потенциальная энергия пара преобразуется в кинетическую энергию вращения ротора турбины. Турбина приводит в действие генератор, в нем кинетическая энергия вращения ротора преобразуется в электрическую энергию.
Пар, поступающий со сверхкритическими параметрами, в турбине расширяется до очень низкого давления (примерно в 20 раз меньше атмосферного). Для
создания глубокого разряжения и конденсации пара служит конденсатор. На
7
ГРЭС весь пар, прошедший через турбину, направляется в конденсатор, поэтому их называют конденсационными электростанциями (КЭС).
Для конденсации пара необходимо большое количество охлаждающей воды. Холодная вода с помощью циркуляционных насосов (ЦН) подается в конденсатор из реки или пруда-охладителя. Пойдя через конденсатор, вода опять возвращается в водоем. С циркуляционной водой выбрасывается около 50% тепла, что является одной из главных причин низкого КПД КЭС.
С помощью конденсатного насоса (КН) конденсат направляется в деаэратор (Др), где происходит его очистка от пузырьков воздуха, и далее с помощью питательного насоса (ПН) вновь подается в котел. На КЭС одна и та же вода циркулирует по замкнутому контуру, а потери, возникающие вследствие неизбежных утечек пара и воды, восполняются добавками химически очищенной воды из цеха химводоочистки.
Особенности КЭС следующие:
1.Являются наиболее мощными ТЭС с агрегатами по 500-800МВт, потребляют огромное количество топлива (несколько тысяч тонн угля в сутки), загрязняют атмосферу и располагаются вдали от крупных населенных пунктов, как правило, рядом с топливной базой.
2.Выработанную электроэнергию выдают в систему на повышенном напряжении.
3.Сооружаются вблизи реки или водохранилища, так как требуют большого количества воды для охлаждения пара в конденсаторе.
4.Имеют низкий (38-40%) КПД.
5.Низко маневренные. Пуск и остановка агрегатов занимает от нескольких часов до нескольких суток. Работают в базовой части графика нагрузки. Блоки останавливают лишь на две-три недели в летний период для планового ремонта.
6.Работают по свободному графику выработки электроэнергии. Современные КЭС, с агрегатами мощностью по 500 – 1200 МВт, могут
иметь установленную мощность 4000 – 6000 МВт. На них отсутствуют попереч-
8
ные связи по воде, по пару и по электрической энергии. И в тепловой и в электрической части используется блочный принцип построения (рисунок 2.2). В каждом блоке котел, турбина, генератор и повышающий трансформатор последовательно соединены в единую технологическую цепь и не связаны с одноименным оборудованием других блоков.
C
Н
РУ ВН
110-500 кВ
ПТ
Г
Т 
К 
Рисунок 2.2. Структурная схема КЭС
К– котел, Т – турбина, Г – генератор, ПТ – повышающий трансформатор, РУ ВН
–распределительное устройство высшего напряжения, С – система, Н – нагрузка.
9
3. ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ
Основное назначение ТЭЦ – выработка тепла для производственных нужд, отопления и горячего водоснабжения. Поэтому они сооружаются вблизи крупных городов с числом жителей более ста тысяч и развитой промышленностью.
В отличие от КЭС, на ТЭЦ не все тепло, произведенное котлом, идет на производство электроэнергии. Частично отработавший пар с температурой 250300 градусов станция отдает предприятиям, использующим его для производства продукции (например, на шинный завод, производящий автопокрышки).
Другая часть пара с температурой 120-130 градусов направляется в подогреватели сетевой воды или в водогрейные котлы (на рисунке 3.1 не показаны) и используется для отопления и горячего водоснабжения потребителей. Оставшийся пар срабатывается полностью и направляется в конденсатор. Количество выработанной электроэнергии на ТЭЦ находится в прямой зависимости от теплового потребления. Чем больше тепла будет истрачено на промышленные и коммуналь- но-бытовые нужды, тем меньше будет произведено электроэнергии.
10
Рисунок 3.1 Теплофикационные турбины в режиме теплового потребления работают с
наивысшим КПД (до 60%). Высокий КПД ТЭЦ объясняется комплексным использованием пара, уменьшающим количество тепла, отдаваемого через конденсатор в окружающее пространство.
Площадку для строительства ТЭЦ выбирают как можно ближе к потребителю, но с учетом «розы ветров», чтобы выбросы из труб были направлены преимущественно в сторону от города. При этом станция зачастую оказывается вдали от естественных водоемов. В таких случаях применяют оборотную систему водоснабжения, при которой для охлаждения циркуляционной воды используют градирни (см. рисунок 3.1).
Градирня – это пустотелая вытяжная башня высотой до 150 м и диаметром 40 – 70 м, которая создает естественную тягу с направлением воздушного потока снизу вверх. Внутри градирни на высоте 10 – 20 м устанавливают разбрызгивающее устройство. Капли воды летят вниз навстречу воздуху. При этом часть капель