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.
Рисунок 2.1
ПК- паровой котел, Т- турбина, Г- генератор, К- конденсатор, КН- конденсатный насос, Др- деаэратор, ПН- питательный насос, ЦН- циркуляционный насос, ХВО – химводоочистка.
В котел 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 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:
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.
Выработанную электроэнергию выдают в систему на повышенном напряжении.
Сооружаются вблизи реки или водохранилища, так как требуют большого количества воды для охлаждения пара в конденсаторе.
Имеют низкий (38-40%) КПД.
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.
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 поперечные 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.
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.