2.9.2. Теплові електричні станції

Сучасні теплові електростанції (ТЕС) будуються за блоковою схемою - "котел - турбіна - генератор". Це дозволяє відмовитись від резервних парогенераторів і зробити паропроводи короткими. Робочі процеси блоків цілком автоматизовані. Енергоблоки на органічному паливі випускаються потужностями 300, 500, 800 і 1200 МВт.

Більшість ТЕС виробляють тільки електроенергію, а відпрацьована пара перетворюється у конденсаторі на воду з віддачею йому значної частини енергії палива. Одним з напрямків розвитку ТЕС є створення теплоелектроцентралей (ТЕЦ) (рис. 2.49), на яких реалізується комбіноване виробництво електричної та теплової енергії - пари або гарячої води для побутових чи виробничих потреб (опалення, підігрів). В результаті збільшується ККД: у ТЕЦ він складає 71%, у конденсаційних ТЕС - 42%.

Ідея комбінованого вироблення теплоти й електроенергії була висловлена в 1880 р. інженерами І. Тіме і В. Кирпічьовим. Постачання теплотою спочатку забезпечувалося окремими малопотужними установками, потім районними котельнями і, нарешті, ТЕЦ. Перша ТЕЦ була споруджена у 1924 р. в Ленінграді під керівництвом інженерів Дмитрієва і Гюнтера.

Одним з основних елементів ТЕЦ є теплофікаційна турбіна. Пара, що відпрацювала в турбіні або в її частині, використовується для теплопостачання (безпосередньо або для підігріву води). Таким чином, корисне використання пари збільшується вдвічі у порівнянні з конденсаційною паротурбінною установкою.

Перша теплофікаційна турбіна потужністю 12 МВт була випущена Ленінградським машинобудівним заводом (ЛМЗ) у 1932 р. Пізніше ЛМЗ

будував теплофікаційні турбіни потужністю 25 МВт (1933 р.), 50 і 100МВт (50-і рр.). У 1971 р. на Уральському турбомоторному заводі була виготовлена перша теплофікаційна турбіна потужністю 250 МВт. У 1985 р. ТЕЦ СРСР виробили близько 16 млрд. ГДж теплоти. Їх електрична потужність дорівнювала 90 млн. кВт - близько 30% загальної електричної потужності ТЕС.

ТЕС і ТЕЦ складають основу електроенергетики України. Однак на станціях даного типу практично відсутні можливості для швидкої зміни продуктивності у випадку збільшення або зменшення навантаження в енергосистемі. Тому за кордоном (особливо в США) досить широке розповсюдження одержали енергетичні установки з газовими турбінами (ГТУ), що мають хорошу маневреність (запуск здійснюється за 1...1,5 хв.) при невеликих капітальних витратах на спорудження. Створюються також комбіновані парогазові установки (ПГУ), які включають газову турбіну і парогенератор. Вони більш економічні, але менш маневрені ніж ГТУ. В Україні експлуатуються ГТУ одиничної потужності 2,5...250 МВт. ГТУ з турбіною ГТ -100 працюють в піковому режимі 1200 год протягом року при 300 запусках. Пуск і навантаження ГТУ здійснюється автоматично. Паливом служить продукт вторинної перегонки нафти.

ПГУ експлуатуються з 1981 р. В них газова турбіна працює на газотурбінному рідкому паливі, а відпрацьовані гази викидаються в топку парового котла. В інших випадках паливо згоряє в топці парогенератора, а турбіна працює на топкових газах, при цьому автономна робота парової частини неможлива.