Теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) на органическом топливе

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

ТЭЦ имеют более высокие энергетические показатели по сравнению с КЭС, так как часть теплоты, отработавшего в турбине пара, используется у внешнего потребителя. При полном использовании теплоты, отработавшего в турбине пара, потери тепла в холодном источнике отсутствуют (турбины с противодавлением), а при частичном – в холодном источнике (конденсаторе) теряется меньше тепла, чем на КЭС.

ТЭЦ могут иметь турбины с противодавлением или конденсационные с регулируемыми отборами пара (рис. 1.3) .

В схемах с турбинами с противодавлением (типа Р) (рис. 1.3 а) весь отработавший пар подается тепловому потребителю, поэтому существует прямая зависимость между вырабатываемой электрической энергией и расходом этого пара. При пониженных электрических нагрузках часть пара пропускается помимо турбины через редукционно-охладительное устройство (РОУ); при высоких электрических нагрузках и небольшой потребности в паре у теплового потребителя недостающая электроэнергия вырабатывается на электростанциях с турбинами конденсационного типа. Таким образом, установка используется достаточно эффективно только в случае, когда она рассчитана на ту часть тепловой нагрузки, которая сохраняется в течение большей части года. Давление пара за турбиной выбирается по требованию потребителя.

Рис. 1.3 –Схемы ТЭЦ на органическом топливе:

а- с турбинной с противодавлением; б – с турбинной с регилируемым отбором пара;

1 – паровой котел; 2 – РОУ; 3 – турбоагрегат; 4 – тепловой потребитель; 5 – конденсатор; 6 – насос обратного конденсата; 7 – конденсатный насос; 8 – пар от отборов; 9,12 – пар на регенеративный подогрев и в деаэратор; 10,14 – регенеративные подогреватели низкого и высокго давления; 13 – питательный насос.

На установках с турбинами с регулируемыми отборами (рис. 1.3 б), выработка электрической энергии и отпуск теплоты могут изменяться в достаточно широких пределах независимо друг от друга. При этом полная номинальная электрическая мощность, достигается в отсутствие тепловой нагрузки. Турбины такого типа имеют обычно один, два или даже три регулируемых отбора. При одном регулируемом отборе отводимый от турбины пар может поступать на производственные нужды (турбины типа П) или на теплофикацию (турбины типа Т). При двух регулируемых отборах либо оба отбора являются теплофикационными (турбины типа Т), либо один из них является производственным, а другой – теплофикационным (турбины типа ПТ). Имеются также установки с одним производственным и двумя теплофикационными отборами.

Рабочие процессы пара в турбинах с противодавлением или регулируемыми отборами качественно не отличаются от процессов в турбинах КЭС. Однако на установках с противодавлением рабочий процесс может заканчиваться на i, S-диаграмме до пограничной кривой (в области слабоперегретого пара). Начальные параметры пара на установках ТЭЦ принимаются обычно такими же, что и на конденсационных, но если на КЭС при начальном давлении 12,7 МПа всегда применяется цикл с промежуточным перегревом пара, то на ТЭЦ такой цикл при этом значении р₀ применен только на установках мощностью 180 МВт (с теплофикационными турбинами типа Т-130-180) и при более высоком давлении р₀=23,5 МПа на установках мощностью 250 МВт (с теплофикационными турбинами типа Т-250-240).

Технологическая схема паротурбинной ТЭС

Рис. 1.4. Технологическая схема паротурбинной электростанции

Упрощенная технологическая схема паротурбинной электростанции работающей на твердом топливе, показана на рис. 1.6.

Топливо в вагонах, пройдя весы, поступает в разгрузочное устройство 2, из которого транспортными механизмами направляется на угольный склад 3 или в бункера котельной. Уголь проходит через дробильную установку 4, где измельчается до нужных размеров.

Транспортерами дробленый уголь подается в бункера сырого угля 5, из которых поступает в мельницы 6. Угольная пыль из мельниц мельничным вентилятором 7 подается в топку 8 парогенератора. Образовавшиеся в результате сжигания пыли продукты сгорания омывают поверхности нагрева парогенератора (испарительные поверхности 9, пароперегреватель 10, водяной экономайзер 11, воздухоподогреватель 12). После золоуловителя 13 уходящие газы дымососами 14 удаляются в атмосферу через дымовую трубу 15. Воздух, необходимый для горения, подается в топочную камеру 8 вентилятором 16 через воздухоподогреватель 12. Из топочной камеры шлаки и осажденная в золоуловителе зола отводятся при помощи воды по каналам в установку 17 для перекачки гидрозоловой смеси и далее на золовые отвалы. Перегретый пар из парогенератора по главному паропроводу подводится к турбине 18. Конденсат турбины из конденсатора 19 насосами 20 через систему подогревателей низкого давления 21 подается в деаэратор 22, служащий для удаления газов из питательной воды. Вода после дегазации питательными насосами 23 через подогреватели высокого давления 24 и водяной экономайзер подается в барабан парогенератора.

Потери пара и конденсата на электростанции и у внешних потребителей тепла восполняются добавочной химически очищенной водой, подаваемой насосами 25 через водоочистительные аппараты 26 в деаэратор. Пар из отбора турбины подводится к подогревательной установке 29, из которой подогретая вода отводится к потребителям.

Часть пара из отбора турбины непосредственно направляется к потребителям. Вода для охлаждения отработавшего пара в конденсаторах турбин подается циркуляционными насосами 27 из канала 28, куда она поступает из реки или пруда. Машинный зал и котельная оборудованы мостовыми электрическими кранами 30, служащими для монтажа и ремонта оборудования.

Электрическая энергия от генератора 31 отводится к внешним потребителям через главное распределительное устройство 32 и повысительную подстанцию, а к внутристанционным установкам (электродвигатели вспомогательных механизмов и т. п.) – через распределительное устройство собственных нужд.

Принципиальная тепловая схема (ПТС) электростанции определяет основное содержание технологического процесса преобразования тепловой энергии на электростанции. Она включает основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование, участвующее в осуществлении этого процесса и входящее в состав пароводяного тракта электростанции.

На чертеже, изображающем ПТС, показывают теплоэнергетическое оборудование имеете с линиями (трубопроводами) пара, воды, конденсата и других теплоносителей, связывающими это оборудование в единую установку. Принципиальная тепловая схема изображается обычно как одноагрегатная и однолинейная схема, одинаковое оборудование изображается в схеме условно I раз: линии технологической связи одинакового назначения также показывают в виде одной линии, г. с. каждый элемент данного рода показывают в ПТС I раз.

Тепловые сети

Сети теплоснабжения (тепловые сети) – это система трубопроводов (теплопроводов), по которым теплоноситель переносит тепло от источника к потребителям и возвращается обратно к источнику.

В зависимости от источника тепла тепловые сети (теплосети) могут быть:
• централизованные – теплоснабжение от котельных, крупных и малых тепловых и атомных электростанций (ТЭЦ, ТЭС, АЭС).
• децентрализованные – теплоснабжение от автономных котельных, крышных котельных, модульных котельных, квартирных теплогенераторов.

В зависимости от схемы, устанавливаемой проектом или эксплуатационной организацией, тепловые сети могут быть:
• магистральные тепловые сети – транзитные сети, без ответвлений транспортирующие теплоноситель от источника тепла к распределительным теплосетям;
• распределительные (квартальные) тепловые сети - распределяют теплоноситель по выделенному кварталу, подводят теплоноситель к ответвлениям на потребителей;
• ответвления от распределительных тепловых сетей к отдельным зданиям и сооружениям.

В зависимости от транспортируемого теплоносителя тепловые сети делятся на:
- водяные тепловые сети (как правило, предназначены для коммунальных систем теплоснабжения)
- паровые тепловые сети (используются, в основном, в промышленных системах теплоснабжения)

По количеству трубопроводов различают однотрубные и многотрубные системы теплоснабжения.

По способу прокладки тепловые сети бывают:
• подземные – используются, как правило, в населенных пунктах
• надземные – на территориях промышленных предприятий и вне черты города

Подземная прокладка труб осуществляется канально (в непроходных каналах, полупроходных каналах, проходных каналах) и в общих коллекторах совместно с другими инженерными коммуникациями или бесканально – непосредственно в грунте. Для бесканальной прокладки используют трубы и фасонные изделия в особой изоляции - пенополиуретановой (ППУ) теплоизоляции в полиэтиленовой оболочке, пенополимерминеральной (ППМ) изоляции (безоболочной).

Надземная прокладка труб осуществляется на эстакадах или специальных отдельно стоящих опорах.

Для трубопроводов тепловых сетей следует использовать стальные электросварные трубы или бесшовные стальные трубы. При температуре воды до 150 °С и давлении до 1,6 МПа включительно допускается применять трубы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ). При температуре воды 115 °С и ниже при давлении до 1,6 МПа включительно допускается применять неметаллические трубы, если качество и характеристики этих труб удовлетворяют санитарным требованиям и соответствуют параметрам теплоносителя в тепловых сетях.

Рис. 1.6 Схема лучевой тепловой сети

1 – лучевые магистрали; 2- потребители тепла;3 – перемычки; 4 – котельная

Рис. 1.7 Схема кольцевой тепловой сети

1 – кольцевая магистраль; 2 – котельная; 3 – потребители тепла; 4 – центральный тепловой пункт (ЦТП); 5 – промышленные предпритятия.

Потребителями тепла системы теплоснабжения являются:

· теплоиспользующие санитарно-технические системы зданий (системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения);

· технологические установки.

По режиму потребления тепла в течение года различают две группы потребителей:

· сезонные, нуждающиеся в тепле только в холодный период года (например, системы отопления);

· круглогодичные, нуждающиеся в тепле весь год (системы горячего водоснабжения).

В зависимости от соотношения и режимов отдельных видов теплопотребления различают три характерные группы потребителей:

· жилые здания (характерны сезонные расходы тепла на отопление и вентиляцию и круглогодичный — на горячее водоснабжение);

· общественные здания (сезонные расходы тепла на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха);

· промышленные здания и сооружения, в том числе сельскохозяйственные комплексы (все виды теплопотребления, количественное отношение между которыми определяется видом производства).

Подготовка сетевой воды на требуемые параметры (давление, температура, расход) потребителей тепла выполняются на индивидуальных тепловых пунктах теплопотребителей (ИТП): элеваторные, рис. 1.8, безэлеваторные (электронасосные), рис 1.9.

Лекция № 2.

2.1 Особенности технологического процесса преобразования энергии на ТЭС

Экономические показатели и надежность энергетических систем зависят, в основном, от эффективности первичных преобразователей энергии на ТЭС (паровых котлов и турбогенераторов):КЭС и ТЭЦ.

Сущность технологического процесса на ТЭС состоит в поэтапном преобразовании различных видов энергии. Исходными продуктами этого процесса служат топливо, вода и воздух, конечным — электроэнергия. И тот и другой оценивают количеством (расходом, нагрузкой) и качеством (теплотой сгорания и тонкостью помола твердого топлива, концентрацией растворимых в воде примесей, напряжением и частотой электрического тока на выходе генератора и др.).

Специфическая особенность технологического процесса ТЭС(КЭС) состоит в невозможности складирования конечного продукта — электроэнергии. Ввиду этого, а также из-за высоких требований к качеству электроэнергии необходимо непрерывно поддерживать строгое соответствие между электрической нагрузкой и паропроизводительностью котла. Косвенным показателем баланса между ними служит давление перегретого пара, которое обычно стабилизируют вблизи установленного значения с помощью автоматических устройств. Технологический процесс на ТЭС в целом управляем. Он может выйти из-под контроля лишь при чрезвычайных обстоятельствах — в связи с отказами основного технологического оборудования или наиболее важных элементов систем автоматизации.

Управление количеством исходных продуктов (расходом топлива, питательной воды и воздуха) осуществляют дистанционно или автоматически посредством регулирующих органов.

Управление количеством конечного продукта (электрической энергией) осуществляют в основном изменением расхода пара через проточную часть турбины с помощью автоматического или дистанционного воздействия на ее регулирующие клапаны и как следствие изменением крутящего момента ротора турбогенератора.

Качество конечного продукта (частота и напряжение переменного электрического тока) непрерывно контролируют. На него можно влиять с помощью специальных устройств. Невозможно изменять лишь качественные характеристики исходного продукта — топлива (за исключением тонкости помола твердого топлива, на которую можно воздействовать в процессе пылеприготовления).

Технологический (тепловой) процесс на ТЭС достаточно точно отражает принципиальная схема ее тепловой части (тепловая схема). Последняя определяет связи между основным и вспомогательным технологическим оборудованием в пределах замкнутого пароводяного контура ТЭС по пару, воде и конденсату. Вид тепловой схемы зависит от конструктивных особенностей теплового оборудования и требований, предъявляемых к его работе с точки зрения возможных эксплуатационных режимов (пуск и холостой ход, работа при расчетных и пониженных нагрузках и др.).

Современные ТЭС по виду тепловой схемы делят на два типа:

с поперечными связями между основными агрегатами по пару (общий паропровод для котлов и турбин) и воде (общие питательные магистрали для котлов, охлаждающей воды и конденсата для турбин);

с блочной компоновкой основного оборудования и с независимым технологическим процессом в пределах каждого энергоблока [6, 8].

Кроме того, тепловые схемы разрабатывают с учетом требований экономичности (наличие или отсутствие промежуточного перепева пара, степень регенерации теплоты турбины и др.), надежности (наличие или отсутствие резервных вспомогательных установок, линий связи и др.) и управления (простота операций по переходу с одного режима работы на другой, возможность изменения направлений и расходов потоков пара, воды, конденсата и др.).

Например, на рис. 3.1 приведена упрощенная тепловая схема в части пароводяного контура обобщенного энергоблока сверхкритического давления (СКД), состоящего из прямоточного котла и конденсационной турбины. Схему в целом можно условно разделить на ряд участков, характеризуемых общностью функций и взаимодействием теплового оборудования.

Перегретый пар с выхода последней ступени перегревательного участка пароводяного тракта котла 1 по трубопроводам первичного пара подводят к турбине 2.

Пар отработавший в цилиндре высокого давления (ЦВД), направляют в промежуточный пароперегреватель 3 для увеличения теплоперепада на цилиндрах среднего и низкого давления и экономичности цикла.

Рис. 2.1 Принципиальная тепловая схема блочной ТЭС:

1 – пароводяной тракт котла; 2 – проточная часть турбины; 3 – промежуточный перегреватель (участок вторичного перегрева пара); 4 – участок подготовки конденсата; 5 – участок регенеративного подогрева конденсата;6 – участок подготовки питательной воды ( питательно – деаэраторная установка); 7 – участок регенеративного подогрева питательной воды; 8 - пусковой контур;9 – контур пусковых впрсысков; 10 – контуры обвода турбины.

Кроме того, повторный перегрев пара позволяет получить в последних ступенях турбины допустимую влажность пара. Пар после вторичного перегрева вновь поступает на вход проточной части турбины, состоящий из ЦСД и ЦНД. В конце проточной части турбины поток пара раздваивается из-за ограничений пропускной способности ее последних ступеней. Отработавший пар турбины поступает на вход следующего участка — подготовки конденсата, состоящего из конденсатора 4' и конденсатных насосов первого и второго подъемов 4” и 4"', между которыми устанавливают фильтры 4'" очистки конденсата от растворимых примесей, попадающих в него через неплотности трубной системы конденсатора.

В следующем по ходу воды участке регенеративного подогрева, состоящего из подогревателя низкого 5', и среднего 5" давлений (ПНД и ПСД), осуществляют предварительный нагрев конденсата паром нерегулируемых отборов турбины. Далее конденсат поступает на вход ПДУ 6. В деаэраторе 6' происходит дальнейший подогрев конденсата до температуры кипения, а также удаление растворенного в воде кислорода. В нем же осуществляют восполнение материальных потерь, неизбежных для крупных установок, добавлением химически очищенной воды.

Подъем давления питательной воды до расчетного закритического значения осуществляют в два этапа: вначале бустерными (до 6 МПа) и затем питательными насосами (рабочим 6" или пусковым 6"') до требуемого значения (33 МПа).

С выхода ПДУ вода поступает для дальнейшего нагрева в ПВД, находящемся на конечном участке регенерации 7, после которого она идет непосредственно на вход экономайзерного участка пароводяного тракта котла. Кругооборот рабочего вещества ТЭС на этом завершается и повторяется непрерывно, вплоть до очередного останова энергетического оборудования.

На время пуска энергоблока, первоначальная стадия которого происходит при закрытой встроенной задвижке собирается специальная пусковая схема, образуемая пусковыми контурами 8 и 9. Во время растопки и подъема давления котел работает на пусковой сепаратор 8 расширитель 8" и коллектор собственных нужд 8"', откуда пар может направляться в различные установки для их прогрева и работы в пусковом режиме. При давлении пара в котле ниже закритического пусковые впрыски (G^II_впр , G^III_впр , G^п_впр) снабжают водой пониженного давления. С этой целью собирают пусковой контур 9, состоящий из специального трубопровода, на котором установлены батарея дроссельных диафрагм 9" и пусковой регулятор давления 9', действующий по принципу «до себя». Пусковые контуры отключают после подъема давления в котле до расчетного закритического давления и открытия встроенной задвижки 1'.

На случай глубоких сбросов электрической нагрузки в тепловой схеме предусматривают быстродействующие редукционно-охладительные установки (БРОУ 10), включающиеся автоматически и сбрасывающие излишки пара по трубопроводам в обвод турбины в конденсатор. Рассматриваемую тепловую схему относят к однобайпасной, так как лишний пар подают непосредственно в конденсатор. Для поддержания заданного температурного режима конденсатора в обеих БРОУ предусматривают охлаждение редуцированного пара впрыском холодного конденсата G0 в.

Тепловая схема блочной ТЭС с теплофикационной турбиной отличается от приведенной на рис. 3.1 наличием дополнительного теплофикационного контура. Греющим агентом в нем служит пар регулируемого отбора турбины, а нагреваемой средой — вода, циркулирующая в теплосети, снабжающей теплотой промышленные или тепловые потребители. Восполнение потерь сетевой воды происходит в обособленном деаэраторе. По сравнению с питательной водой котлов к сетевой воде предъявляют менее жесткие требования в отношении допустимого содержания растворимых примесей.

На ТЭС с поперечными связями по пару и воде устанавливают теплофикационные турбины или турбины с промышленным отбором пара. Такие ТЭС обычно называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ);

(Рис. 1) Тепловые схемы ТЭЦ имеют те же функциональные участки, которые содержатся в схемах обычных ТЭС. Однако теплоэнергетические установки ТЭЦ имеют общестанционное назначение. Обычно они снабжают водой или паром не только «свой» (котел, турбину или подогреватель), но и любой другой из параллельно работающих агрегатов. Теплофикационные и промышленные отборы турбин ТЭЦ резервируют с помощью БРОУ, которые снабжаются паром от первичных источников — котлов, это находит свое отражение в тепловых схемах.

Другие различия в тепловых схемах ТЭС обоих типов могут быть связаны, как уже отмечалось, с конструктивными особенностями технологического оборудования и его производительностью. В частности, пароводяной тракт мощных прямоточных котлов состоит из четырех параллельных ниток с независимым питанием водой через собственные регулирующие питательные клапаны (РПК), в то время как испарительный контур барабанного котла с естественной циркуляцией снабжают питательной водой по однониточной схеме. Исключение составляют крупные барабанные котлы (например, производительностью 640 т/ч), имеющие два независимых испарительных и пароперегревающих контура, объединенных двумя барабанами с раздельным питанием водой каждого из них.

Число ниток паропроводов, подводящих пар к турбинам, составляет от одной до четырех и определяется максимальным расходом пара на турбину, зависящим от ее установленной мощности и значений регулируемых отборов.

Различие в тепловых схемах ТЭС отражают в математических моделях, используемых как для расчета ТЭП, так и для управления.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1721; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!