Тепловые конденсационные электрические станции
Тепловые конденсационные электрические станции (КЭС) являются наиболее массовыми в РФ источниками электрической энергии, они вырабатывают около 50% всей электроэнергии. По виду используемого топлива различают угольные, мазутные, газовые и газомазутные КЭС. Оборудование КЭС может быть приспособлено для сжигания твердого, жидкого или газообразного топлива. Обычно один вид топлива для данной КЭС является основным, а другой - резервным. В соответствии с начальными параметрами пара различают КЭС с докритическим и сверхкритическим давлением пара. Для турбоагрегатов мощностью до 200 МВт применяют докритическое давление пара (около 13 МПа), - а при мощности более 250 МВт - сверхкритическое давление пара (около 24 МПа). Рассмотрим технологическую схему КЭС, работающей на каменном угле (рисунок 4.1).
.
Рисунок 4.1 – Принципиальная схема КЭС
В котел Кт подается топливо в виде угольной пыли, подогретый воздух и питательная вода ПВ. Подача воздуха осуществляется дутьевым вентилятором ДВ, а питательной воды - питательным насосом ПН. Образующиеся при сгорании топлива газы ДГ отсасываются из котла дымососом Д и выбрасываются через дымовую трубу (высотой 100-250 м) в атмосферу. Пар из котла при давлении до 30 МПа и температуре до 650°С подается в паровую турбину Т, где, проходя через ряд ступеней, он совершает механическую работу - вращает турбину и жестко связанный с ней ротор генератора Г. Отработанный пар из турбины поступает в конденсатор К (теплообменник); здесь он конденсируется благодаря пропуску через конденсатор значительного количества холодной (15-25oC) циркуляционной воды. Источником холодной воды ИХВ могут быть: река, озеро, искусственное водохранилище, а также специальные установки с охлаждающими башнями (градирнями) или с брызгальными бассейнами, откуда охлаждающая вода подается в конденсатор циркуляционными насосами ЦН. Воздух, попадающий в конденсатор через неплотности, удаляется с помощью эжектора Э. Конденсат, образующийся в конденсаторе, с помощью конденсатного насоса КН подается в деаэратор Др, который предназначен для удаления из питательной воды газов и в первую очередь кислорода, вызывающего усиленную коррозию труб котла. В диаэратор также подается химически очищенная вода ХОВ. После диаэратора питательная вода питательным насосом ПН подается в котел, предварительно вода подогревается, причем ее подогрев осуществляется в подогревателях различного давления, снабжаемых паром из отборов турбины, а также в экономайзере (хвостовой части) котла. Особенности КЭС следующие: 1) строятся по возможности ближе к месторождениям топлива; 2) большую часть выработанной электроэнергии отдают в сети повышенных напряжений (110-750 кВ); 3) работают по свободному графику выработки электроэнергии (т.е. неограниченному технологическому режиму); 4) низкоманевренны: разворот турбин и набор нагрузки из "холодного" состояния требует примерно 3-10 ч; 5) имеют относительно низкий КПД (η=25-40%). На рисунке 4.2 приведен тепловой баланс КЭС.
ТСТ - тепло, полученное при сжигании топлива; ПКт - потери тепла в котельном агрегате; ПТр - потери тепла в трубопроводах; ПТ - потери тепла в турбогенераторах; ПК – потери тепла в конденсаторе; ТПЭ - тепло, превращенное в электроэнергию Рисунок 4.2 - Тепловой баланс КЭС:
Мощность современных КЭС достигает 4 ГВт. На них устанавливаются энергоблоки мощностью 200, 300, 500 и 800 МВт. На Костромской КЭС работает один энергоблок мощностью 1200 МВт. Оборудование на КЭС разделяют на основное и вспомогательное. К основному оборудованию относят паровые котлы, турбины, конденсаторы, теплообменники, электрические генераторы. Вспомогательное оборудование включает систему технического водоснабжения, насосы, тягодутьевые установки, механизированные склады твердого топлива, системы пылеприготовления, золоулавливания и золоудаления, для подготовки добавочной воды и очистки конденсатора и др. Основными потребителями воды на КЭС являются конденсаторы паровых турбин (92-96% общего количества воды), газоохладители электрических генераторов (2-4%), маслоохладители (1-2%) и ряд других механизмов. Применяется прямоточная, оборотная и смешанная система водоснабжения. Наиболее простой является прямоточная система водоснабжения. Она предполагает наличие в районе КЭС естественного источника воды (реки, озера, моря). При отсутствии источника воды с большим дебитом один и тот же запас воды используется многократно. Такую систему водоснабжения называют оборотной. В нее входят охладитель воды, подводящие и сбросные водопроводы и циркуляционные насосы. В качестве охладителей используются водохранилища - охладители, брызгальные бассейны и градирни. В системе оборотного водоснабжения с градирней (рисунок 4.3) - охлажденная вода бассейна 4, расположенного в основании градирни, поступает к циркуляционным насосам 3, которыми она прокачивается через конденсаторы 2 и возвращается в оросительное устройство 8. 1 – градирня; 2 – конденсатор турбины; 3 – циркуляционный насос; 4 – сбросный бассейн охлаждающей воды; 5 – отвод охлаждающей воды; 6 – подвод охлаждаемой воды; 7 – распределительный желоб; 8 – оросительное устройство; ВНВВ – выход нагретого влажного воздуха; ВХВ – вход холодного воздуха Рисунок 4.3 - Система оборотного водоснабжения КЭС с градирней Паровые котлы требуют большого количества воздуха для сжигания топлива, при котором образуется еще больше продуктов сгорания. Совокупность газовоздухопроводов и теплообменных поверхностей нагрева, тягодутьевых машин и золоуловителей, дымовой трубы и внешних газоходов составляет газовоздушный тракт КЭС (рисунок 4.4). Воздух к котлу 2 подается дутьевым вентилятором 3, создающим необходимый напор для преодоления максимального сопротивления воздушного тракта. После воздухоподогревателя 7 поток воздуха разделяется на две части: первичный, поступающий в систему пылеприготовления 1 в качестве сушильного агента и через дроссель 9 для транспортировки топлива в топку, и вторичный, направляемый через дроссель 8 непосредственно к устройствам для сжигания топлива. Продукты сгорания топлива охлаждаются в воздухоподогревателе 7 очищаются от золы в золоуловителях 4 и дымососом 5 выбрасываются через дымовую трубу 6 в атмосферу. Экономичность работы КЭС принято оценивать расходами теплоты и топлива на выработку энергии и КПД, которые разделяют на КПД брутто ηбс , в котором не учитывается расход энергии на собственные нужды, и КПД нетто ηнс ,- с учетом расхода теплоты и электроэнергии на собственные нужды. Рисунок 4.4 – Газовоздушный тракт КЭС
КПД брутто КЭС определяется по выражению: (4.1) где Qс – теплота, подведенная с топливом, кДж/кг; B – расход топлива, кг; Qрн – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг. Если известны КПД котла ηк и турбоустановки ηту , то КПД КЭС равен: (4.2) КПД нетто КЭС составляет: (4.3) где Эсн – доля расхода энергии на собственные нужды (от 4 до 6%). Наряду с КПД показателем тепловой экономичности КЭС служит расход теплоты: (4.4) если ηбс = 0,32-0,37, то qc = 2.7-3.1. Из выражения (3.1) можно найти удельный расход топлива на выработку 1 кДж или 1 кВт*ч энергии (в кг/кДж или кг/(кВт*ч)): (4.5) В РФ принято оценивать тепловую экономичность КЭС расходом условного топлива (Qрн =29,3 МДж/кг), Тогда из (4.5) получаем расход условного топлива вy (кг/МДж или (кг/кВт*ч)):
(4.6) В настоящее время на лучших КЭС величина вy составляет 310-320 г/(кВт*ч).
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|