ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ. КОМПОНОВКА СОВРЕМЕННЫХ ТЭС. ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА. ПАРОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

Технологический процесс получения электроэнергии на ТЭС

Технологическая схема ТЭС, работающей на природном газе, показана на рис.4.1.

Рисунок 4.1. Технологическая схема ТЭС, работающей на природном газе

От газораспределительного пункта (ГРП) 1 газ поступает в горелки 2, расположенные в топке котла. Для полного сгорания топлива специальным дутьевым вентилятором 28 в топку котла непрерывно подаётся горячий воздух, нагретый в воздухоподогревателе 25. Для повышения температуры воздуха используется рециркуляция: часть дымовых газов уходящих из котла специальными вентиляторами рециркуляции 29 подаётся к основному воздуху и смешивается с ним. Стены топки облицованы экранами 19 - трубами, к которым подаётся питательная вода из экономайзера (экономайзер – теплообменник, в котором вода нагревается, горячим газом) 24. Пространство за топкой котла заполнено трубами, в которых движется пар или вода; они нагреваются горячими дымовыми газами, движущимися к дымовой трубе 26, и постепенно охлаждаются.

Сухой насыщенный пар из топки поступает в основной пароперегреватель, состоящий из потолочного 20, ширмового 21 и конвективного элементов. В основном пароперегревателе повышается температура пара и, следовательно, его потенциальная энергия. Из конвективного пароперегревателя пар поступает в ЦВД 17 турбины (для турбин СКД - давление пара 240 ат, температура 540^О С). На выходе ЦВД давление пара 30-35 ат, температура 300-340^О С.

Если бы пар продолжал расширяться в турбине дальше до давления в конденсаторе, то он стал бы очень влажным, что приводило бы к быстрому износу деталей в ЦНД из-за эрозии. Поэтому из ЦВД относительно холодный пар возвращается в промежуточный пароперегреватель 23, где он снова нагревается до исходной температуры (540^О С). Полученный пар направляется в ЦСД 16 и после расширения в ЦСД до давления 2-3 ат пар поступает в ЦНД 15.

Расширение пара обеспечивает превращение его потенциальной энергии в кинетическую энергию вращения ротора (находится на одном валу с ротором турбины) электрогенератора. Электрогенератор состоит из статора, в котором помещены три фазные обмотки, и ротора, представляющего собой вращающийся электромагнит (постоянный магнит); его питание осуществляется постоянным током от специального возбудителя. Электрогенератор преобразует кинетическую энергию вращающегося ротора в электрическую энергию - в трёх фазных обмотках статора наводится ЭДС.

Частота вращения ротора турбогенератора связана с частотой электрического тока выражением

(об/мин),

где - число пар полюсов (число постоянных магнитов); в двухполюсных генераторах ( ) 3000 об/мин, в четырёхполюсных ( ) - 1500 об/мин. Частота электрического тока является одним из главных показателей качества отпускаемой электроэнергии.

Пар, покидающий ЦНД турбины, поступает в конденсатор 12, по трубкам которого непрерывно циркулирует охлаждающая вода с помощью циркуляционного насоса 9. Охлаждённая вода собирается внизу в бассейне и перетекает в аванкамеру, а оттуда циркуляционным насосом 9 она подаётся в конденсатор 12.

Пар, поступающий из турбины в межтрубное пространство конденсатора, конденсируется и стекает вниз; образующийся при этом конденсат конденсатным насосом 6 подаётся через группу регенеративных подогревателей низкого давления (ПНД) 3 в деаэратор 8. В ПНД температура конденсата повышается за счёт теплоты конденсации пара, отбираемого из турбины, что позволяет уменьшить расход топлива в котле и повысить экономичность электростанции.

В деаэраторе 8 происходит удаление из конденсата растворённых в нём газов, ухудшающих работу котла. Из деаэратора питательная вода питательным насосом 7 подаётся в группу подогревателей высокого давления (ПВД).

Регенеративный подогрев конденсата в ПНД и ПВД - это основной способ повышения КПД ТЭС. Пар, который расширился в турбине от входа до трубопровода отбора, выработал определённую мощность, поступив в регенеративный подогреватель, передал своё тепло конденсации питательной воде, а не охлаждающей, повысив её температуру и тем самым сэкономив расход топлива в котле.

Температура питательной воды за ПВД, т.е. перед поступлением в котёл составляет в зависимости от начальных параметров пара 240 - 280^О С. Таким образом, замыкается технологический пароводяной цикл преобразования энергии химических связей топлива в механическую энергию вращения ротора турбогенератора.

Газообразные продукты сгорания топлива, отдав свою основную теплоту питательной воде, поступают на трубы экономайзера 24 и в воздухоподогреватель 25, в которых они охлаждаются до температуры 140 - 160^О С и направляются с помощью дымососа 27 к дымовой трубе 26. Дымовая труба создаёт разряжение в топке и газоходах котла; кроме того она рассеивает вредные продукты сгорания в верхних слоях атмосферы, не допуская высокой концентрации их в нижних слоях.

Если на ТЭС используется твёрдое топливо, то она дополнительно снабжается пылеприготовительной установкой и топливоподачей. Поступающий на ТЭС уголь в специальных мельницах размалывается до пылевидного состояния. В мельницу непрерывно специальным дутьевым вентилятором подаётся воздух, нагретый воздухоподогревателем. Горячий воздух смешивается с угольной пылью и через горелки подаётся в топку котла.

Пылеугольная ТЭС снабжается специальными электрофильтрами, в которых происходит улавливание сухой летучей золы.

Вследствие больших расходов на собственные нужды и худшей работы котла показатели пылеугольной ТЭС оказываются ниже, чем газомазутной; более низким является и КПД.

Для изображения оборудования электростанции во всей его взаимосвязи по пару, конденсату и питательной воде используют тепловые схемы - графическое изображение отдельных элементов и трубопроводов с помощью условных обозначений. На рис.4.2 приведена тепловая схема ТЭС, изображённой на рис.4.1.

Рисунок 4.2. Тепловая схема ТЭС

Компоновка современных ТЭС

Основным строительным сооружением ТЭС является главный корпус, поперечный разрез по которому показан на рис.4.3. Он состоит из трёх отделений: турбинного, деаэраторного и котельного.

Рисунок 4.3. Поперечный разрез главного корпуса ТЭС

В турбинном отделении на одном валу установлены: паровая турбина, электрогенератор и возбудитель (эту совокупность называют турбоагрегатом).

Помещение, в котором размещается турбина, называется машинным залом (машзалом). Общий вид машзала типичной ТЭС показан на рис.4.4.

Турбоагрегаты закрыты металлическими кожухами (кожух необходим, прежде всего, для обеспечения постоянного температурного режима изоляции турбины).

Если мощность турбогенераторов не превышает 500 МВт, то они располагаются поперёк машзала; если мощность 800 МВт и выше, то вдоль машзала.

Общий вид турбоагрегата мощностью 800 МВт показан на рис.4.5.

На переднем плане виден возбудитель, далее электрогенератор, а на заднем плане - паровая турбина, закрытая металлическим кожухом.

Под полом машзала находится конденсационное помещение, в котором на нулевой отметке расположен конденсатор. В конденсационном помещении также размещаются конденсатные насосы, насосы маслоснабжения, питательный насос и др.

Котельное отделение находится в правой части главного корпуса. Здесь размещаются парогенераторы. Рядом с котельным отделением на открытом воздухе располагаются воздухоподогреватели, дымососы и дымовая труба, а также при необходимости градирня.

Деаэраторное отделение находится между турбинным и котельным отделениями. На деаэраторной этажерке размещены деаэраторы. Конденсат, подлежащий деаэрации, и пар для его нагрева поступает в деаэраторы из турбинного отделения. Из деаэраторов питательная вода с помощью питательного насоса поступает в ПВД, а затем в парогенератор.

Рисунок 4.4 Общий вид машзала типичной ТЭС

Рисунок 4.5. Общий вид турбоагрегата мощностью 800 МВт

В деаэраторном помещении на высотной отметке машзала расположены щиты управления парогенераторами и турбинами со всеми необходимыми приборами и автоматикой. Здесь находятся операторы, управляющие работой ТЭС.