Як це зроблено, як це працює, як це влаштовано. Теплові електростанції (ТЕЦ, КЕС): різновиди, типи, принцип роботи, паливо

Призначення теплоелектроцентралей. Принципова схема ТЕЦ

ТЕЦ (теплоелектроцентралі)- призначені для централізованого постачання споживачів теплом та електроенергією. Їхня відмінність від КЕС у тому, що вони використовують тепло відпрацьованої в турбінах пари для потреб виробництва, опалення, вентиляції та гарячого водопостачання. Через таке поєднання вироблення електроенергії та тепла досягається значна економія палива в порівнянні з роздільним енергопостачанням (виробленням електроенергії на КЕС та теплової енергії на місцевих котельнях). Завдяки такому способу комбінованого виробництва, на ТЕЦ досягається достатньо високий ККД, що сягає 70%. Тому ТЕЦ набули широкого поширення в районах та містах з високим споживанням тепла. максимальна потужністьТЕЦ менше, ніж КЕС.

ТЕЦ прив'язані споживачам, т.к. радіус передачі теплоти (пара, гарячої води) становить приблизно 15 км. Заміські ТЕЦ передають гарячу воду за вищої початкової температури на відстань до 30 км. Пара для виробничих потреб тиском 0.8-1.6 МПа може бути передана на відстань не більше 2-3 км. При середній щільності теплового навантаження потужність ТЕЦ не перевищує 300-500 МВт. Тільки в великих містах, Таких як Москва або Санкт-Петербург з великою щільністю теплового навантаження має сенс будувати станції потужністю до 1000-1500 МВт.

Потужність ТЕЦ і тип турбогенератора вибирають відповідно до потреб у теплі та параметрів пари, що використовується в виробничих процесівта для опалення. Найбільше застосування отримали турбіни з одним та двома регульованими відборами пари та конденсаторами (див. рис). Регульовані відбори дозволяють регулювати вироблення тепла та електроенергії.

Режим ТЕЦ – добовий та сезонний – визначається в основному споживанням тепла. Станція працює найбільше економічно, якщо її електрична потужність відповідає відпустці тепла. При цьому в конденсатор надходить мінімальна кількість пари. Взимку, коли попит на тепло максимальний, при розрахунковій температурі повітря в години роботи промпідприємств навантаження генераторів ТЕЦ близьке до номінальної. У періоди, коли споживання тепла мало, наприклад влітку, а також взимку при температурі повітря вище за розрахункову і в нічні години електрична потужність ТЕЦ, що відповідає споживанню тепла, зменшується. Якщо енергосистема потребує електричної потужності, ТЕЦ повинна перейти в змішаний режим, при якому збільшується надходження пари в частині низького тискутурбін та в конденсатори. Економічність електростанції у своїй знижується.

Максимальне вироблення електроенергії теплофікаційними станціями тепловому споживанніможлива тільки при спільній роботі з потужними КЕС та ГЕС, що приймають на себе значну частину навантаження в години зниження споживання тепла.

Постачання населення теплом та електроенергією є одним із основних завдань держави. Крім того, без вироблення електрики неможливо уявити розвинену виробляючу та переробну промисловість, без якої економіка країни не може існувати в принципі.

Одним із способів вирішення проблеми нестачі енергії є будівництво ТЕЦ. Розшифровка цього терміну досить проста: це так звана теплоелектроцентраль, що є одним з найпоширеніших різновидів теплових електростанцій. У нашій країні вони дуже поширені, оскільки працюють на органічному викопному паливі (вугілля), до характеристик якого висувають дуже скромні вимоги.

Особливості

Ось що таке ТЕЦ. Розшифровка поняття вам уже знайома. Але які ж особливості має цей різновид електростанцій? Адже невипадково їх виділяють в окрему категорію!?

Справа в тому, що вони виробляють не тільки електроенергію, а й тепло, яке подається споживачам у вигляді гарячої води та пари. Потрібно зауважити, що електрика є побічним продуктом, оскільки пара, яка подається в системи опалення, спочатку обертає турбіни генераторів. Комбінування двох підприємств (котельні та електростанції) добре тим, що вдається значно скоротити споживання палива.

Втім, це призводить до досить незначного «ареалу поширення» ТЕЦ. Розшифровка проста: оскільки від станції подається не тільки електрика, яку з мінімальними втратами можна транспортувати на тисячі кілометрів, а й нагрітий теплоносій, їх не можна розташовувати на значній відстані від населеного пункту. Не дивно, що практично всі ТЕЦ побудовані у безпосередній близькості від міст, мешканців яких вони опалюють та висвітлюють.

Екологічне значення

Завдяки тому, що при будівництві такої електростанції вдається позбавитися багатьох старих міських котелень, які відіграють надзвичайно негативну роль в екологічному стані району (величезна кількість кіптяви), чистоту повітря в місті часом вдається підвищити на порядок. Крім того, нові ТЕЦ дають змогу ліквідувати завали сміття на міських звалищах.

Нове очисне обладнання дозволяє ефективно очищати викид, а енергетична ефективність такого рішення виявляється надзвичайно великою. Так, виділення енергії від спалювання тонни нафти ідентичне тому обсягу, що виділяється при утилізації двох тонн пластику. А цього «добра» вистачить на десятки років уперед!

Найчастіше будівництво ТЕЦ передбачає використання копалин, про що ми вже говорили вище. Втім, у Останніми рокамипланується створення які монтуватимуться в умовах важкодоступних регіонів Крайньої Півночі. Так як підвезення палива туди виключно утруднене, атомна енергетикає єдиним надійним і постійним джереломенергії.

Якими вони є?

Бувають ТЕЦ (фото яких є у статті) промислові та «побутові», опалювальні. Як нескладно здогадатися із назви, промислові електростанції забезпечують електрикою та теплом великі виробничі підприємства.

Найчастіше будуються ще на етапі будівництва заводу, складаючи разом з ним єдину інфраструктуру. Відповідно, «побутові» різновиди зводяться неподалік спальних мікрорайонів міста. У промислових передається у вигляді гарячої пари (не більше 4-5 км), у разі опалювальних – за допомогою гарячої води (20-30 км).

Відомості про обладнання станцій

Основним обладнанням цих підприємств є турбінні агрегати, що переводять механічну енергіюв електрику, і котли, відповідальні за вироблення пари, що обертає маховики генераторів. До складу турбінного агрегату входить як турбіна, так і синхронний генератор. Трубини з протитиском 0,7—1,5 Мн/м2 ставлять ті ТЕЦ, які забезпечують теплом і енергією промислові об'єкти. Моделі ж із тиском 0,05—0,25 Мн/м2 служать задля забезпечення побутових споживачів.

Питання ККД

У принципі, все вироблене тепло можна використати повністю. Ось тільки кількість електроенергії, що виробляється на ТЕЦ (розшифрування цього терміну вам вже відоме), безпосередньо залежить від теплового навантаження. Простіше кажучи, у весняно-літній період її вироблення знижується майже до нуля. Таким чином, установки з протитиском використовуються лише для постачання промислових потужностей, у яких величина споживання більш-менш рівномірна протягом усього періоду.

Установки конденсуючого типу

У цьому випадку для постачання споживачів теплом використовується лише так званий «пар відбору», а все інше тепло часто просто втрачається, розсіюючись у навколишньому середовищі. Щоб знизити втрати енергії, такі ТЕЦ повинні працювати з мінімальним випуском тепла в установку, що конденсує.

Втім, ще з часів СРСР будуються такі станції, в яких конструктивно передбачено гібридний режим: вони можуть працювати як звичайні конденсаційні ТЕЦ, але їхній турбінний генератор цілком допускає функціонування в режимі протитиску.

Універсальні різновиди

Не дивно, що саме установки з конденсацією пари набули максимального поширення через свою універсальність. Так, тільки вони дають можливість практично незалежно регулювати електричну та теплове навантаження. Навіть якщо теплового навантаження зовсім не передбачається (у разі особливо спекотного літа) населення забезпечуватиметься електроенергією за попереднім графіком (Західна ТЕЦ у Петербурзі).

«Теплові» різновиди ТЕЦ

Як ви вже могли зрозуміти, вироблення тепла на таких електростанціях відрізняється крайньою нерівномірністю протягом року. В ідеальному випадку близько 50% гарячої води або пари йде на обігрів споживачів, а решта теплоносія використовується для вироблення електрики. Саме так працює Південно-Західна ТЕЦ у Північній столиці.

Відпустка тепла здебільшого виконується за двома схемами. Якщо використовується відкритий варіант, то гаряча пара від турбін йде безпосередньо до споживачів. Якщо була обрана закрита схема роботи, теплоносій подається після проходження теплообмінників. Вибір схеми визначається з багатьох чинників. В першу чергу враховується відстань від об'єкта, що забезпечується теплом і електрикою, кількість населення і сезон. Так, Південно-Західна ТЕЦ у Петербурзі працює за закритою схемою, оскільки вона забезпечує більшу ефективність.

Характеристики палива, що використовується

Може використовуватися тверде, рідке і так як ТЕЦ часто будуються в безпосередній близькості від великих населених пунктів і міст, часто доводиться використовувати досить цінні види, газ і мазут. Застосування як такого вугілля і сміття нашій країні досить обмежено, оскільки далеко ще не всіх станціях встановлено сучасне ефективне воздухоочищающее устаткування.

Щоб очистити вихлоп установок, використовуються спеціальні уловлювачі твердих частинок. Щоб розсіювати тверді частинки у досить високих шарах атмосфери, будують труби заввишки 200-250 метрів. Як правило, всі теплоелектроцентралі (ТЕЦ) стоять на досить великій відстані від джерел водопостачання (річки та водосховища). А тому використовується штучні системидо складу градирні. Прямоточне постачання водою зустрічається дуже рідко, в дуже специфічних умовах.

Особливості газових станцій

Особняком стоять газові ТЕЦ. Теплопостачання споживачів здійснюється не тільки за рахунок енергії, що виробляється при спалюванні, а й при утилізації тепла газів, які при цьому утворюються. ККД таких установок надзвичайно високо. У деяких випадках як ТЕЦ можуть використовуватися і атомні станції. Це особливо поширене у деяких арабських країнах.

Там ці станції відіграють одразу дві ролі: забезпечують постачання населення електроенергією та технічною водою, оскільки принагідно виконують функції А зараз розглянемо основні ТЕЦ нашої країни та ближнього зарубіжжя.

Південно-Західна, Санкт-Петербург

У нашій країні популярністю користується Західна ТЕЦ, що у Санкт-Петербурзі. Зареєстровано як ВАТ «Південно-Західна ТЕЦ». Будівництво цього сучасного об'єкта переслідувало одразу кілька функцій:

Компенсація сильного дефіциту теплової енергії, що заважало інтенсифікації програми житлового будівництва.
Підвищення надійності та енергетичної ефективності міської системи загалом, оскільки саме з цим аспектом мав проблеми Санкт-Петербург. ТЕЦ дозволила частково вирішити цю проблему.

Але ця станція відома ще й тим, що однією з перших у Росії стала відповідати найсуворішим екологічним вимогам. Для нового підприємства міський уряд виділив площу понад 20 га. Справа в тому, що під будівництво було відведено резервну площу, що залишилася від Кіровського району. У тих краях була стара збірка золи від ТЕЦ-14, а тому район був не придатний для будівництва житла, але надзвичайно вдало розташований.

Запуск відбувся наприкінці 2010 року, причому на церемонії було практично все керівництво міста. У лад було введено дві нові автоматичні котельні установки.

Мурманська

Місто Мурманськ відоме як база нашого флоту на Балтійському морі. Але ще він характеризується крайньою суворістю кліматичних умов, що накладає певні вимоги на його енергетичну систему. Не дивно, що Мурманська ТЕЦ багато в чому є унікальним технічним об'єктом навіть у масштабах усієї країни.

Вона була введена в експлуатацію ще у 1934 році, і з того часу продовжує справно постачати жителям міста тепло та електроенергію. Втім, у перші п'ять років Мурманська ТЕЦ була звичайною електростанцією. Перші 1150 метрів теплотраси було прокладено лише 1939 року. Справа в занедбаній Нижньо-Туломській ГЕС, яка практично повністю перекривала потреби міста в електриці, а тому з'явилася можливість звільнити частину теплового виробітку для опалення міських будинків.

Станція характерна тим, що весь рік працює у збалансованому режимі, оскільки її теплова та «енергетична» виробітки приблизно рівні. Втім, в умовах полярної ночі ТЕЦ у деякі пікові моменти починає використовувати велику частинупалива саме для вироблення електроенергії.

Новополоцька станція, Білорусь

Проектування та будівництво цього об'єкту розпочалося у серпні 1957 року. Нова Новополоцька ТЕЦ мала вирішити питання не лише теплопостачання міста, а й забезпечення електрикою нафтопереробного заводу, що будувався в тому ж районі. У березні 1958 року проект було остаточно підписано, схвалено та затверджено.

Першу чергу ввели в експлуатацію 1966 року. Друга була запущена у 1977 році. Тоді ж Новополоцька ТЕЦ була вперше модернізована, її пікову потужність збільшили до 505 МВт, а пізніше заклали третю чергу будівництва, завершену в 1982 році. У 1994 р. станцію було переведено на скраплений природний газ.

На даний момент у модернізацію підприємства вже вкладено близько 50 мільйонів доларів. Завдяки таким значним грошовим вливанням підприємство не тільки було повністю переведено на газ, а й отримало величезну кількість абсолютно нового обладнання, яке дозволить станції прослужити ще десятки років.

Висновки

Як не дивно, але на сьогоднішній день саме застарілі ТЕЦ є справді універсальними та перспективними станціями. Використовуючи сучасні нейтралізатори та фільтри, нагрівати воду можна, спалюючи практично все сміття, яке виробляє населений пункт. При цьому досягається потрійна вигода:

Розвантажуються та розчищаються звалища.
Місто отримує дешеву електроенергію.
Вирішується проблема з опаленням.

Крім того, у прибережних районах цілком реальне будівництво ТЕЦ, які одночасно будуть опріснювачами морської води. Така рідина цілком придатна для поливу, для тваринницьких комплексів та промислових підприємств. Словом, справжня технологія майбутнього!

У цієї парової турбіни добре видно лопатки робочих коліс.

Теплова електростанція (ТЕЦ) використовує енергію, що вивільняється при спалюванні органічного палива - вугілля, нафти та природного газу - для перетворення води на пару високого тиску. Ця пара, що має тиск близько 240 кілограмів на квадратний сантиметрі температуру 524°С (1000°F), призводить до обертання турбіну. Турбіна обертає гігантський магніт усередині генератора, що виробляє електроенергію.

Сучасні теплові електростанції перетворюють на електроенергію близько 40 відсотків теплоти, що виділилася при згорянні палива, решта скидається в навколишнє середовище. У Європі багато теплових електростанцій використовують відпрацьовану теплоту для опалення прилеглих будинків та підприємств. Комбінована вироблення тепла та електроенергії збільшує енергетичну віддачу електростанції до 80 відсотків.

Паротурбінне встановлення з електрогенератором

Типова парова турбіна містить дві групи лопаток. Пар високого тиску, що надходить безпосередньо з котла, входить у проточну частину турбіни та обертає робочі колеса з першою групою лопаток. Потім пара підігрівається в пароперегрівачі і знову надходить у проточну частину турбіни, щоб обертати робочі колеса з другою групою лопаток, які працюють при нижчому тиску пари.

Вид у розрізі

Типовий генератор теплової електростанції (ТЕЦ) приводиться у обертання безпосередньо паровою турбіною, яка здійснює 3000 обертів на хвилину. У генераторах такого типу магніт, який також називають ротором, обертається, а обмотки (статор) нерухомі. Система охолодження запобігає перегріву генератора.

Вироблення енергії за допомогою пари

На тепловій електростанції паливо згоряє у казані, з утворенням високотемпературного полум'я. Вода проходить трубками через полум'я, нагрівається і перетворюється на пару високого тиску. Пар обертає турбіну, виробляючи механічну енергію, яку генератор перетворює на електрику. Вийшовши з турбіни, пара надходить у конденсатор, де омиває трубки з холодною проточною водою, і в результаті знову перетворюється на рідину.

Мазутний, вугільний чи газовий котел

Усередині казана

Котел заповнений химерно вигнутими трубками, по яких проходить вода, що нагрівається. Складна конфігурація трубок дозволяє суттєво збільшити кількість переданої воді теплоти та за рахунок цього виробляти набагато більше пари.

ТЕЦ — теплова електростанція, яка виробляє не лише електроенергію, а й дає тепло в наші будинки взимку. На прикладі Красноярської ТЕЦ подивимося, як працює майже будь-яка теплоелектростанція.

У Красноярську є 3 теплоелектроцентралі, сумарна електрична потужність яких всього 1146 МВт (для порівняння, тільки наша Новосибірська ТЕЦ 5 має потужність 1200 МВт), але примітна була для мене саме Красноярська ТЕЦ-3 тим, що станція нова - ще не минуло й року , як перший і поки що єдиний енергоблок був атестований Системним операторомта введений у промислову експлуатацію. Тому мені вдалося знімати красиву станцію, яка ще не запилилася, і дізнатися багато нового для себе про ТЕЦ.

У цьому пості, крім технічної інформаціїпро КрасТЕЦ-3, я хочу розкрити сам принцип роботи майже будь-якої теплоелектроцентралі.

1. Три димарі, висота найвищої з них 275 м, друга по висоті - 180м

Сама абревіатура ТЕЦ має на увазі, що станція виробляє не тільки електрику, а й тепло ( гаряча вода, опалення), причому, вироблення тепла можливо навіть більш пріоритетне в нашій відомій суворими зимами країні.

2. Встановлена електрична потужність Красноярської ТЕЦ-3208 МВт, а встановлена теплова потужність 631,5 Гкал/год

Спрощено принцип роботи ТЕЦ можна описати так:

Все починається з палива. У ролі палива різних електростанціях можуть виступати вугілля, газ, торф, горючі сланці. У нашому випадку це буре вугілля марки Б2 з Бородінського розрізу, розташованого за 162 км від станції. Вугілля привозять залізницею. Частина його складується, інша частина йде конвеєрами в енергоблок, де саме вугілля спочатку подрібнюється до пилу і потім подається в камеру згоряння - паровий котел.

Паровий котел - це агрегат для отримання пари з тиском вище атмосферного з безперервно поживної води, що надходить в нього. Відбувається це рахунок теплоти, що виділяється при згорянні палива. Сам казан виглядає досить переконливо. На КрасТЕЦ-3 висота котла 78 метрів (26-поверховий будинок), а важить він понад 7000 тонн.

6. Паровий котел марки Еп-670, виготовлений у Таганрозі. Продуктивність котла 670 тонн пари на годину

Я запозичив з сайту energoworld.ru спрощену схему парового котла електростанції, щоб вам було зрозуміло його влаштування.

1 - топкова камера (топка); 2 - горизонтальний газохід; 3 - конвективна шахта; 4 - топкові екрани; 5 - стельові екрани; 6 - спускні труби; 7 - барабан; 8 - радіаційно-конвективний пароперегрівач; 9 - конвективний пароперегрівач; 10 - водяний економайзер; 11 - повітропідігрівач; 12 - дутьовий вентилятор; 13 - нижні колектори екранів; 14 - шлаковий комод; 15 - холодна коронка; 16 - пальники. На схемі не показані золоуловлювач та димосос.

7. Вид зверху

10. Виразно видно барабан котла. Барабан є циліндричною горизонтальною посудиною, що має водяний і паровий об'єми, які розділяються поверхнею, званою дзеркалом випаровування.

Завдяки великій паропродуктивності котел має розвинені поверхні нагріву, як випарні, так і пароперегрівальні. Топка у нього призматична, чотирикутна із природною циркуляцією.

Пари слів про принцип роботи котла:

У барабан, проходячи економайзер, потрапляє поживна вода, спускними трубами спускається в нижні колектори екранів з труб, цими трубами вода піднімається вгору і, відповідно, нагрівається, так як всередині топки горить факел. Вода перетворюється на паро-водяну суміш, частина її потрапляє у виносні циклони та інша частина назад барабан. І там, і там відбувається поділ цієї суміші на воду та пару. Пара йде в пароперегрівачі, а вода повторює свій шлях.

11. Охолоджені димові гази (приблизно 130 градусів) виходять з топки в електрофільтри. В електрофільтрах відбувається очищення газів від золи, зола видаляється на золовідвал, а очищені димові гази йдуть у повітря. Ефективний ступінь очищення димових газів становить 99,7%.
На фотографії ті самі електрофільтри.

Проходячи через пароперегрівачі пара нагрівається до температури 545 градусів і надходить у турбіну, де під його тиском обертається ротор турбогенератора і, відповідно, виробляється електроенергія. Слід зазначити, що у конденсаційних електростанціях (ДРЕС) система обігу води повністю замкнута. Вся пара, проходячи крізь турбіну, охолоджується та конденсується. Знов перетворившись на рідкий стан, вода використовується знову. А в турбінах ТЕЦ не вся пара потрапляє до конденсатора. Здійснюються відбори пари - виробничі (використання гарячої пари на будь-яких виробництвах) та теплофікаційні (мережа гарячого водопостачання). Це робить ТЕЦ економічно вигіднішою, але має свої мінуси. Недоліком теплоелектроцентралей є те, що вони мають бути побудовані неподалік кінцевого споживача. Прокладка теплотрас коштує величезних грошей.

12. На Красноярській ТЕЦ-3 використовується прямоточна система технічного водопостачання, що дозволяє відмовитися від використання градирень. Тобто воду для охолодження конденсатора та використання в котлі беруть прямо з Єнісея, але перед цим вона проходить очищення та знесолення. Після використання вода повертається каналом назад в Єнісей, проходячи систему розсіювального випуску (перемішування нагрітої води з холодної, щоб знизити теплове забруднення річки)

14. Турбогенератор

Я сподіваюся, мені вдалося виразно описати принцип роботи ТЕЦ. Тепер трохи про саму КрасТЕЦ-3.

Будівництво станції почалося ще далекого 1981 року, але, як у нас у Росії буває, через розвали СРСР і криз побудувати ТЕЦ вчасно не вийшло. З 1992 р. до 2012 р. станція працювала як котельня - нагрівала воду, але електрику виробляти навчилася лише 1-го березня минулого року.

Красноярська ТЕЦ-3 належить Єнісейській ТГК-13. На ТЕЦ працює близько 560 осіб. В даний час Красноярська ТЕЦ-3 забезпечує теплопостачання промислових підприємств та житлово-комунального сектору Радянського району м. Красноярська – зокрема, мікрорайони «Північний», «Злітка», «Покровський» та «Іннокентіївський».

17.

19. ЦПУ

20. Ще на КрасТЕЦ-3 функціонують 4 водогрійні котли

21. Вічко в топці

23. А це фото знято з даху енергоблоку. Велика труба має висоту 180м, що менше - труба пусковий котельні.

24. Трансформатори

25. Як розподільний пристрій на КрасТЕЦ-3 використовується закрите розподільчий пристрійз елегазовою ізоляцією (ЗРУЕ) на 220 кВ.

26. Усередині будівлі

28. Загальний виглядрозподільного пристрою

29. На цьому все. спасибі за увагу

Як влаштовано ТЕЦ? Агрегати ТЕЦ. Устаткування ТЕЦ. Принципи роботи ТЕЦ ПГУ-450.

Здрастуйте, дорогі пані та шановні панове!

Коли я навчався у Московському Енергетичному Інституті, мені не вистачало практики. В інституті маєш справу переважно з "папірцями", а мені вже швидше хотілося бачити "залізки". Часто було важко зрозуміти, як улаштований той чи інший агрегат, ніколи раніше його не бачачи. Пропоновані студентам ескізи не завжди дозволяють зрозуміти повну картину, і мало хто собі міг уявити справжню конструкцію, наприклад парової турбіни, розглядаючи тільки картинки в книжці.

Ця сторінка покликана заповнити існуючу прогалину і надати всім нехай не надто докладну, але наочну інформацію про те, як "зсередини" влаштовано обладнання Тепло-Електро Централі (ТЕЦ). У статті розглянуто досить новий для Росії тип енергоблоку ПГУ-450, який використовує у своїй роботі змішаний цикл – парогазовий (більшість ТЕЦ використовують поки що лише паровий цикл).

Перевага даної сторінки в тому, що фотографії, представлені на ній, виконані в момент будівництва енергоблоку, що дозволило зняти пристрій деякого технологічного обладнання у розібраному вигляді. На мій погляд, дана сторінка виявиться найбільш корисною для студентів енергетичних спеціальностей - для розуміння суті питань, що вивчаються, а також для викладачів - для використання окремих фотографій як методичного матеріалу.

Джерелом енергії для роботи цього енергоблоку є природний газ. При згорянні газу виділяється теплова енергія, яка використовується для роботи всього обладнання енергоблоку.

Загалом у схемі енергоблоку працюють три енергетичні машини: дві газові турбіни та одна парова. Кожна з трьох машин розрахована на номінальну електричну потужність, що виробляється 150МВт.

Газові турбіни за принципом дії схожі на двигуни реактивних літаків.

Для роботи газових турбін необхідні два компоненти: газ та повітря. Повітря, з вулиці, надходить через повітрозабірники. Повітрозабірники закриті ґратами, щоб захистити газотурбінну установку від попадання птахів та всякого сміття. У них же змонтована антиобледенительна система, що запобігає намерзанню льоду в зимовий періодчасу.

Повітря надходить на вхід компресора газотурбінної установки (осьового типу). Після цього, у стислому вигляді, він потрапляє в камери згоряння, куди, крім повітря, підводиться природний газ. Усього на кожній газотурбінній установці встановлено дві камери згоряння. Вони розташовані з обох боків. На першій фотографії нижче повітропровід ще не змонтований, а ліва камера згоряння закрита целофановою плівкою, на другій - навколо камер згоряння вже змонтовано поміст, встановлено електрогенератор:

На кожній камері згоряння встановлено по 8 газових пальників:

У камерах згоряння відбувається процес горіння газоповітряної суміші та виділення теплової енергії. Ось як виглядають камери згоряння "зсередини" - саме там, де безперервно горить полум'я. Стінки камер викладені вогнетривкою футеровкою:

У нижній частині камери згоряння розташоване маленьке оглядове віконце, що дозволяє спостерігати процеси, що відбуваються в камері згоряння. Відеоролик демонструє процес горіння газоповітряної суміші в камері згоряння газотурбінної установки в момент її запуску і при роботі на 30% номінальної потужності:

Повітряний компресор і газова турбіна знаходяться на тому самому валу, і частина моменту турбіни, що крутить, використовується для приводу компресора.

Турбіна робить більше роботи, ніж потрібно для приводу компресора, і надлишок цієї роботи використовується для приводу "корисного навантаження". Як таке навантаження використовується електрогенератор електричною потужністю 150МВт - саме в ньому виробляється електроенергія. На фотографії нижче "сірий сарай" - це і є електрогенератор. Електрогенератор також знаходиться на одному валу з компресором та турбіною. Все разом обертається із частотою 3000 об/хв.

Під час проходження газової турбіни продукти згоряння віддають їй частину своєї теплової енергії, проте далеко не вся енергія продуктів згоряння використовується для обертання газової турбіни. Значна частина цієї енергії не може бути використана газовою турбіною, тому продукти згоряння на виході газової турбіни (вихлопні гази) несуть із собою дуже багато тепла (температура газів на виході газової турбіни становить близько 500° З). У літакових двигунах це тепло марнотратно викидається в навколишнє середовище, але на енергоблоці воно використовується далі - в паросиловому циклі.Для цього вихлопні гази з виходу газової турбіни "вдуються" знизу в т.з. "Котли-утилізатори" - по одному на кожну газову турбіну. Дві газові турбіни - два котли-утилізатори.

Кожен такий котел є спорудою заввишки кілька поверхів.

У цих котлах теплова енергія вихлопних газів газової турбіни використовується для нагрівання води та перетворення її на пару. Згодом ця пара використовується при роботі в паровій турбіні, але про це трохи пізніше.

Для нагрівання та випаровування вода проходить усередині трубок діаметром приблизно 30мм, розташованих горизонтально, а вихлопні гази від газової турбіни "омивають" ці трубки зовні. Так відбувається передача тепла від газів до води (пари):

Віддавши більшу частину теплової енергії пару та воді, вихлопні гази виявляються вгорі котла-утилізатора і виводяться за допомогою димоходу через дах цеху:

Із зовнішнього боку будівлі димарі від двох котлів-утилізаторів сходяться в одну вертикальну димову трубу:

Наступні фотографії дають змогу оцінити розміри димоходів. На першій фотографії представлений один із "куточків", якими димарі котлів-утилізаторів приєднуються до вертикального ствола. димової трубина інших фотографіях - процес монтажу димової труби.

Але повернемося до конструкції казанів-утилізаторів. Трубки, якими проходить вода всередині котлів, розділені на безліч секцій - трубних пучків, які утворюють кілька ділянок:

1. Економайзерна ділянка (яка на даному енергоблоці має особливу назву - Газовий Підігрівач Конденсату - ЦПК);

2. Випарний ділянку;

3. Пароперегрівальний ділянку.

Економайзерна ділянка служить для підігріву води від температури порядку 40°Сдо температури, близької температури кипіння. Після цього вода надходить у деаератор - сталеву ємність, де параметри води підтримуються такими, що з неї починають інтенсивно виділятися розчинені в ній гази. Гази збираються вгорі ємності та віддаляються в атмосферу. Видалення газів, особливо кисню, необхідне запобігання швидкій корозії технологічного устаткування, з яким контактує наша вода.

Пройшовши деаератор, вода набуває назву "поживна вода" і надходить на вхід поживних насосів. Ось як виглядали поживні насоси, коли їх щойно привезли на станцію (всього їх 3шт.):

Поживні насоси мають електропривод ( асинхронні двигуниживляться від напруги 6кВ та мають потужність 1.3МВт). Між самим насосом та електромотором знаходиться гідромуфта - агрегат,що дозволяє плавно змінювати частоту обертання валу насоса в межах.

Принцип дії гідромуфти схожий на принцип дії гідромуфти в автоматичних коробках передач автомобілів.

Усередині знаходяться два колеса з лопатками, одне сидить на валу електромотора, друге - на валу насоса. Простір між колесами може бути заповнений олією на різний рівень. Перше колесо, що обертається двигуном, створює потік масла, що "вдаряється" в лопатки другого колеса, і втягує його в обертання. Чим більше олії буде залито між колесами, тим краще "зчеплення" матимуть вали між собою, і тим більша механічна потужністьбуде передана через гідромуфту до живильного насосу.

Рівень олії між колесами змінюється за допомогою т.з. "черпакова труба", що відкачує масло з простору між коліс. Регулювання положення черпакової труби здійснюється за допомогою спеціального виконавчого механізму.

Сам по собі живильний відцентровий насос, багатоступінчастий. Зауважте, цей насос розвиває повний тиск пари парової турбіни і навіть перевищує його (на величину гідравлічних опорів частини котла-утилізатора, гідравлічних опорів трубопроводів і арматури).

Конструкцію робочих коліс нового живильного насоса побачити не вдалося (бо він вже був зібраний), але на території станції вдалося виявити частини старого живильного насоса схожої конструкції. Насос складається з відцентрових коліс, що чергуються, і нерухомих напрямних дисків.

Нерухомий напрямний диск:

Робочі колеса:

З виходу поживних насосів поживна вода подається в т.з. "барабани-сепаратори" - горизонтальні сталеві ємності, призначені для поділу води та пари:

На кожному котлі-утилізаторі встановлені по два барабани-сепаратори (всього 4 на енергоблоці). У сукупності з трубками випарних секцій усередині котлів-утилізаторів вони утворюють контури циркуляції пароводяної суміші. Працює це в такий спосіб.

Вода з температурою, близькою до температури кипіння, надходить усередину трубок випарних секцій, протікаючи якими догрівається до температури кипіння і потім частково перетворюється на пару. На виході випарної ділянки ми маємо пароводяну суміш, яка надходить у барабани-сепаратори. Усередині барабанів-сепараторів змонтовано спеціальні пристрої.

Які допомагають відокремити пару від води. Пара потім подається на пароперегрівальний ділянку, де його температура ще більше збільшується, а відокремлена в барабані-сепараторі (відсепарована) вода змішується з поживною водою і знову надходить у випарну ділянку котла-утилізатора.

Після пароперегрівальної ділянки пар з одного котла-утилізатора змішується з такою самою парою другого котла-утилізатора і надходить на турбіну. Його температура настільки висока, що трубопроводи, якими він проходить, якщо зняти з них теплоізоляцію, - світяться в темряві темно-червоним свіченням. І тепер ця пара подається на парову турбіну, щоб віддати в ній частину своєї теплової енергії та здійснити корисну роботу.

Парова турбіна має 2 циліндри - циліндр високого тиску та циліндр низького тиску. Циліндр низького тиску – двопотоковий. У ньому пара поділяється на 2 потоки, що працюють паралельно. У циліндрах знаходяться ротори турбіни. Кожен ротор, у свою чергу, складається з сходів – дисків із лопатками. "Вдаряючись" у лопатки, пара змушує ротори обертатися. Фотографія нижче відображає загальну конструкцію парової турбіни: ближче до нас – ротор високого тиску, далі від нас – двопоточний ротор низького тиску

Ось так виглядав ротор низького тиску, коли його тільки розпакували із заводського пакування. Зауважте, він має лише 4 ступені (а не 8):

А ось ротор високого тиску під час найближчого розгляду. Він має 20 щаблів. Зверніть також увагу на масивний сталевий корпус турбіни, що складається з двох половинок - нижньої та верхньої (на фото лише нижня), та шпильки, за допомогою яких ці половинки з'єднуються одна з одною. Щоб при пуску корпус швидше, але в той же час більш рівномірно прогрівався, використовується система парового обігріву "фланців і шпильок" - бачите спеціальний канал навколо шпильок? Саме через нього проходить спеціальний потік пари для прогрівання корпусу турбіни під час її пуску.

Щоб пара "вдарялася" в лопатки роторів і змушувала їх обертатися, цю пару спочатку потрібно направити і прискорити в потрібному напрямку. Для цього використовуються т.з. соплові грати - нерухомі секції з нерухомими лопатками, розміщені між дисками роторів, що обертаються. Соплові решітки не обертаються - вони нерухомі, і служать тільки для спрямування та прискорення пари в потрібному напрямку. На фотографії нижче пара проходить "за цих лопаток на нас" і "розкручується" навколо осі турбіни проти годинникової стрілки. Далі, "вдаряючись" в лопатки дисків ротора, що обертаються, які знаходяться відразу за сопловою решіткою, пара передає своє "обертання" ротору турбіни.

На фотографії нижче можна бачити частини соплової решітки, підготовлені для монтажу

А на цих фотографіях - нижню частину корпусу турбіни з уже встановленими в неї половинками соплових ґрат:

Після цього в корпус "вкладається" ротор, монтуються верхні половинки соплових решіток, потім верхня частина корпусу, далі різні трубопроводи, теплоізоляція та кожух:

Пройшовши через турбіну, пара надходить у конденсатори. У даної турбіни два конденсатори - за кількістю потоків у циліндрі низького тиску. Подивіться на фотографію нижче. На ній добре видно нижню частину корпусу парової турбіни. Зверніть увагу на прямокутні частини корпусу низькоциліндрового циліндра, закриті зверху дерев'яними щитами. Це - вихлопи парової турбіни та входи в конденсатори.

Коли корпус парової турбіни виявляється повністю зібраний, на виходах циліндра низького тиску утворюється простір, тиск в якому при роботі парової турбіни приблизно в 20 разів нижче за атмосферний, тому корпус циліндра низького тиску проектується не на опір тиску зсередини, а на опір тиску зовні - т. е. атмосферному тиску повітря. Самі конденсатори є під циліндром низького тиску. На фото нижче – це прямокутні ємності із двома люками на кожній.

Конденсатор влаштований також з котлом-утилізатором. Усередині нього знаходиться безліч трубок діаметром приблизно 30мм. Якщо ми відкриємо один із двох люків кожного конденсатора і заглянемо всередину, ми побачимо "трубні дошки":

Крізь ці трубки протікає вода, що охолоджує, яка називається технічною водою. Пара з вихлопу парової турбіни виявляється у просторі між трубками зовні них (за трубною дошкою на фото вище), і, віддаючи залишкове тепло технічній воді через стінки трубок, конденсується на їх поверхні. Конденсат пари стікає донизу, накопичується в конденсатозбірниках (у нижній частині кондесаторів), після чого потрапляє на вхід конденсатних насосів. Кожен конденсатний насос (а їх всього 5) приводиться в обертання трифазним асинхронним електродвигуном, розрахованим на напругу 6кВ.

З виходу конденсатних насосів вода (конденсат) знову надходить на вхід економайзерних ділянок котлів-утилізаторів і тим самим паросиловий цикл замикається. Вся система є майже герметичною і вода, що є робочим тілом, багаторазово перетворюється на пару в котлах-утилізаторах, у вигляді пари робить роботу в турбіні, щоб знову перетворитися на воду в конденсаторах турбіни і т.д.

Ця вода (у вигляді води або пари) постійно контактує з внутрішніми деталями технологічного обладнання, і щоб не викликати їх швидку корозію та знос - спеціальним чином хімічно готується.

Але повернемося до конденсаторів парової турбіни.

Технічна вода, нагріта в трубках конденсаторів парової турбіни, підземними трубопроводами технічного водопостачання виводиться з цеху і подається в градирні - щоб в них віддати тепло, відібране у пари з турбіни, що оточує атмосферу. На фото нижче наведена конструкція градирні, зведеної для нашого енергоблоку. Принцип її роботи заснований на розбризкуванні всередині градирні теплої технічної води за допомогою пристроїв, що душують (від слова "душ"). Краплі води падають униз і віддають своє тепло повітрю, що знаходиться всередині градирні. Нагріте повітря піднімається нагору, а на його місце знизу градирні приходить холодне повітряз вулиці.

Ось як виглядає градирня біля свого заснування. Саме через "щілину" знизу градирні надходить холодне повітря для охолодження технічної води

Знизу градирні знаходиться водозбірний басейн, куди падають і де збираються краплі технічної води, випущені з пристроїв, що душують і віддали своє тепло повітрю. Над басейном розташована система труб, що роздають, по яких тепла технічна вода підводиться до душуючих пристроїв.

Простір над і під душними пристроями заповнюється спеціальним набиванням із пластмасових жалюзі. Нижні жалюзі призначені для більш рівномірного розподілу "дощу" за площею градирні, а верхні жалюзі - для уловлювання дрібних крапельок води та запобігання зайвому винесення технічної води разом із повітрям через верх градирні. Однак, на момент зняття фотографій, пластмасові жалюзі ще не були встановлені.

Бо " Більша ж по висоті частина градирні нічим не заповнена і призначена тільки для створення тяги (нагріте повітря піднімається нагору). Якщо ми встанемо над трубопроводами, що роздають, ми побачимо, що вище нічого немає і решта градирні - порожня

Наступний відеоролик передає враження від перебування всередині градирні

На той момент, коли було знято фотографії цієї сторінки, градирня, побудована для нового енергоблоку - ще не функціонувала. Однак, на території цієї ТЕЦ були інші градирні, які працювали, що дозволило відобразити схожу градирню в роботі. Сталеві жалюзі внизу градирні призначені для регулювання потоку холодного повітря та запобігання переохолодженню технічної води в зимовий період часу.

Охолоджена та зібрана в басейні градирні технічна вода знову подається на вхід трубок конденсатора парової турбіни, щоб відібрати у пари нову порцію тепла і т. д. Крім того, технічна вода використовується для охолодження іншого технологічного обладнання, наприклад електрогенераторів.

Наступний відеоролик показує, як у градирні охолоджується технічна вода.

Оскільки технічна вода безпосередньо контактує з навколишнім повітрям, до неї потрапляє пил, пісок, трава та інший бруд. Тому на вході цієї води в цех, на вхідному трубопроводі технічної води, встановлений фільтр, що самоочищається. Цей фільтр складається з декількох секцій, укріплених на колесі, що обертається. Через одну з секцій, іноді, організується зворотний потік води для її промивання. Потім колесо з секціями повертається, і починається промивання наступної секції і т.д.

Ось так виглядає цей фільтр, що самоочищається, зсередини трубопроводу технічної води:

А так зовні (привідний електромотор ще не змонтований):

Тут слід зробити відступ і сказати, що монтаж всього технологічного обладнання турбінного цеху здійснюється за допомогою двох мостових кранів. Кожен кран має по три окремі лебідки, призначені для роботи з вантажами різних мас.

Тепер я хотів би трохи розповісти про електричну частину даного енергоблоку.

Електроенергія виробляється за допомогою трьох електрогенераторів, що приводяться в обертання двома газовими та однією паровою турбіною. Частину обладнання для монтажу енергоблоку було привезено автотранспортом, а частину залізничним. Прямо в турбінний цех прокладено залізницю, якою під час будівництва енергоблоку підвозили великогабаритне обладнання.

На фотографії нижче відображено процес доставки статора одного з електрогенераторів. Нагадаю, що кожен електрогенератор має номінальну електричну потужність 150МВт. Зауважте, що залізнична платформа, де привезли статор електрогенератора, має 16 осей (32 колеса).

Залізниця має в місці в'їзду в цех невелике закруглення, і враховуючи, що колеса кожної колісної пари жорстко закріплені на своїх осях, рухаючись на закругленій ділянці залізниціодне з коліс кожної колісної пари змушене прослизати (тому що на закругленні рейки мають різну довжину). Наведений нижче відеоролик показує, як це відбувалося під час руху платформи зі статором електрогенератора. Зверніть увагу на те, як підстрибує пісок на шпалах в моменти прослизання коліс по рейках.

Зважаючи на велику масу, монтаж статорів електрогенераторів здійснювався із застосуванням обох мостових кранів:

На фото нижче наведено внутрішній виглядстатора одного з електрогенераторів:

А ось так здійснювався монтаж роторів електрогенераторів:

Вихідна напруга генераторів становить близько 20кВ. Вихідний струм – тисячі ампер. Ця електроенергія виводиться з турбінного цеху і надходить на трансформатори, що підвищують, що знаходяться зовні будівлі. Для передачі електроенергії від електрогенераторів до підвищуючих трансформаторів використовуються такі електропроводи (струм тече по центральній алюмінієвій трубі):

Для вимірювання струму в цих "проводах" використовуються такі трансформатори струму (на третій фотографії вище такий же трансформатор струму стоїть вертикально):

На фотографії нижче представлений один із трансформаторів, що підвищують. Вихідна напруга – 220кВ. З їх виходів електроенергія подається до електромережі.

Окрім електричної енергії, ТЕЦ виробляє також теплову енергію, що використовується для опалення та гарячого водопостачання довколишніх районів. Для цього в паровій турбіні виконані відбори пари, тобто частина пари виводиться з турбіни не дійшовши до конденсатора. Ця, ще досить гаряча пара, надходить у мережеві підігрівачі. Мережевий підігрівач – це теплообмінник. За конструкцією він дуже схожий на конденсатор парової турбіни. Відмінність у тому, що у трубках тече не технічна вода, а мережева вода. Мережеві підігрівачі на енергоблоці два. Давайте знову розглянемо фотографію із конденсаторами правої турбіни. Прямокутні ємності - конденсатори, а "круглі" - це якраз і є мережні підігрівачі. Нагадую, що це розташоване під паровою турбіною.

Підігріта в трубках мережних підігрівачів мережева вода подається підземними трубопроводами мережевої води в теплову мережу. Обігрів будівлі районів, розташованих навколо ТЕЦ, і віддавши їм своє тепло, мережна вода знову повертається на станцію, щоб знову бути підігрітою в мережевих підігрівачах і т.д.

Робота всього енергоблоку контролюється АСУ ТП "Овація" американської корпорації "Емерсон"

А ось як виглядає кабельний напівповерх, який знаходиться під приміщенням АСУ ТП. Цими кабелями в АСУ ТП надходять сигнали від безлічі датчиків, і навіть йдуть сигнали на виконавчі механізми.

Дякую за те, що відвідали цю сторінку!